Перейти на стартовую страницу
2020-03-24 15:35:00 /РИА "Сибирь" /Томск
Томские ученые реализуют проект создания термостойких материалов





В Томском научном центре СО РАН разрабатывают новые эффективные способы получения карбидов, нитридов и боридов титана и циркония. Материалы на их основе применяются для теплозащиты в аэрокосмической отрасли, используются в атомной энергетике. Проект поддержан грантом Российского фонда фундаментальных исследований.

"Получить такие соединения - задача весьма непростая, необходимым условием является высокая температура (более 1500° C). Использование высокотемпературных печей для нагрева сопряжено с большими затратами электроэнергии, неэффективным использованием тепловой энергии, так как нагревать приходится не только сам материал, но и камеру, внутрь которой он помещен. Поэтому большой интерес вызывают энергосберегающие технологии получения такого класса материалов, как, например, синтез в режиме горения. С помощью горения термитных систем из относительно недорого сырья - оксидов - можно получать различные металлы, сплавы и их соединения", - рассказывает научный сотрудник лаборатории новых металлургических процессов ТНЦ СО РАН Александр Аврамчик.

В ходе реализации проекта исследуются фундаментальные основы применения металлотермических методов, которые предполагают применение металлов-восстановителей. Они вытесняют из соединений менее активные металлы, а также служат источником нагрева.

Традиционно одним из самых сильных и часто применяемых восстановителей является кальций. Однако в некоторых случаях (при восстановлении урана или редкоземельных металлов) тепла, выделяющегося в ходе горения, оказывается недостаточно для получения необходимого соединения в волне горения. 

Как поясняет Александр Аврамчик, новый путь решения этой проблемы, не предполагающий применения внешнего источника нагрева, это введение экзотермических добавок. Одной из таких эффективных добавок, открывающих качественно новые возможности при получении тугоплавких соединений, является смесь иодата кальция с металлическим кальцием. 

"Иодат кальция существует в природе в виде минерала - лаутарита, это принципиально важно, так как показывает устойчивость соединения в условиях окружающей среды в течение длительного времени", - говорит ученый.

При высоких температурах иодат кальция разлагается с выделением газообразного йода и кислорода, благодаря чему происходит активация процессов восстановления оксидов в режиме горения. В России исследования, изучающие возможности применения таких экзотермических добавок, ранее не проводились.

Томские ученые уже осуществили термодинамическое моделирование и экспериментальное исследование свойств иодата кальция и процессов синтеза тугоплавких соединений с его участием. В ходе работ удалось изучить и описать превращения иодата кальция при его нагреве, рассчитать температуры горения, а также изучить закономерности горения соединений и состав получаемых в ходе реакций продуктов.

Специалистам удалось провести процесс восстановления металлов в режиме горения при температуре ниже 1000° C, хотя, как правило, такие процессы могут протекать при показателе не ниже 1500° C. Возможность синтеза тугоплавких соединений при температуре ниже 1000° C открывает новые перспективы: в частности, проведение технологического процесса в более мягких условиях, что влечет за собой получение порошков с иными свойствами и размерами (более мелкими), а также позволяет снизить температурную нагрузку на материал технологического оборудования, сообщмли в пресс-центре ТНЦ СО РАН.

Издание "Наука в Сибири".