Отримано новий матеріал, який має рекордну температуру точки плавлення

За допомогою методу саморозмножуватися високотемпературного синтезу вченим вдалося отримати новий матеріал на основі карбонитрида гафнію (HfC0.5N0.35), значення параметрів якого дуже близькі до теоретичних меж. Твердість цього матеріалу становить 21.3 ГПа і він може витримувати температури, що перевищують 4 тисяч градусів Цельсія. Відзначимо, що за всіма ключовими параметрами новий матеріал перевершує найближчих перспективних конкурентів, таких, як ZrB2/SiC (твердість 20.9 ГПа) і HfB2/SiC/TaSi2 (твердість 18.1 ГПа).

Результати теоретичних досліджень, проведених в свій час вченими з університету Брауна, США, показали, що карбонітриду гафнію повинен мати високу теплопровідність, опірність до окислення, і найвищу температуру плавлення серед усіх відомих керамічних матеріалів, порядку 4200 градусів за Цельсієм.

Вчені синтезували карбонітриду гафнію, обробляючи протягом 5 хвилин суміш порошку гафнію і вуглецю в кульової млині. Все це проводилося в середовищі азотної атмосфери, в якій згорали частинки утворився сполуки вуглецю і гафнію, карбіду гафнію. Одержаний в результаті порошок HfC0.5N0.35 мав консистенцію дрібної кухонної солі, а крок кристалічної решітки цього матеріалу склав 0.4606 нм.

Після цього отриманий порошок був проведений через процедуру спікання в печі при температурі 2 тисячі градусів Цельсія під тиском 50 МПа і після 10 хвилин такої обробки вчені отримали монолітний керамічний матеріал. Щільність цього матеріалу склала 98 відсотків від теоретичної, твердість за методом Віккерса — 21.3 ГПа і в’язкість руйнування — 4.7 МПа*m1/2.

Практично всі наведені тут величини, крім щільності, мають дуже приблизне значення через те, що ці значення зараз не можуть бути виміряні з достатньою точністю навіть в лабораторних умовах. Те ж саме стосується і температури плавлення матеріалу, яка перевищує 4 тисячі градусів, але незабаром вчені планують виміряти цю температуру за допомогою методу високотемпературної пірометрії і лазерного нагріву. Також вчені планують вивчити більш глибоко деякі механічні властивості карбонитрида гафнію, які мають дуже важливе значення для перспектив застосування цього матеріалу в аерокосмічній галузі.