В Томском научном центре СО РАН разрабатываются 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, а также при создании высокотемпературной техники. 

Проект выполняется в рамках трехгодичного гранта РФФИ под руководством заведующего лабораторией новых металлургических процессов ТНЦ СО РАН профессора, доктора технических наук Юрия Михайловича Максимова.

«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 Николаевич 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, — 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.

Ученые ТНЦ СО РАН 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. 

Пресс-центр ТНЦ СО РАН

Похожие новости

  • 18/10/2019

    В Новосибирске разрабатывают «начинку» для портативных энергоустройств

    В Институте химии твердого тела и механохимии СО РАН изготавливаются топливные элементы, которые позволяют существенно сократить потери, возникающие при превращении различных видов энергии в электрическую.
    592
  • 01/04/2017

    Сформирован КПНИ «Ресурсо- и энергоэффективные катализаторы и процессы»

    Федеральное агентство научных организаций организовало разработку и формирование Комплексного плана научных исследований (КПНИ) «Ресурсо- и энергоэффективные катализаторы и процессы». КПНИ строятся по проектному принципу.
    2256
  • 21/02/2020

    Ученые РФ и Китая создадут решающие проблему парникового эффекта материалы до 2022 года

    ​Ученые из Новосибирска и Кемерово совместно с китайскими исследователями создадут более надежные и дешевые в сравнении с аналогами материалы, нейтрализующие выбросы парникового газа. Композитные порошковые сорбенты позволят собирать углекислый газ, а специальные катализаторы - преобразовывать его в пригодные для использования в энергетике вещества, сообщила ТАСС старший научный сотрудник новосибирского Института катализа Сибирского отделения (ИК СО) РАН Екатерина Матус.
    505
  • 27/11/2019

    Сибирские ученые разрабатывают новые технологии для очистки воды

    ​Сотрудники лаборатории инженерной экологии Байкальского института природопользования СО РАН (Улан-Удэ) создают комбинированные методы для очистки сточных и других вод. Эти методы основаны на применении окислительных реакций с использованием физически стимулированных процессов.
    343
  • 03/01/2019

    Обнаружены особенности образования соединений, мешающих добыче нефти и газа

    ​​Ученые из Института неорганической химии имени А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук (ИНХ СО РАН) исследовали реакцию образования кристаллических соединений воды и газа (газовых гидратов) с метастабильной (неустойчивой) структурой.
    1279
  • 28/02/2019

    СКИФ обретает очертания

    В Новосибирске полным ходом идет проектирование уникального синхротрона четвертого поколения, который должны построить в рамках реализации проекта «Академгородок 2.0» к 2024 году. Ученые разработали эскиз первых шести пользовательских станций СКИФаНапомним, центр коллективного пользования СКИФ будет включать в себя, помимо собственно источника фотонов, пользовательское оборудование экспериментальных станций и лабораторного комплекса.
    720
  • 10/03/2020

    Томские ученые создали обогревающую газовую станцию нового поколения

    Исследователи лаборатории физической активации Томского научного центра СО РАН завершили разработку промышленного прототипа мобильной обогревающей газовой станции нового поколения, которая по ряду параметров значительно превосходит мировые аналоги.
    240
  • 27/11/2018

    Томские ученые разрабатывают комплекс для диагностики космической радиоаппаратуры

    ​Ученые и инженеры ИСЭ СО РАН приступили к завершающей стадии разработки комплекса методов и аппаратных средств для диагностики бортовой радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов на устойчивость к дугообразованию.
    1236
  • 23/01/2018

    Сибирские радиофизики выяснили, от чего зависят свойства композитных материалов

    Радиофизики экспериментально доказали, что  конструкция и   технология изготовления  нанотрубок влияют на характеристики композитного материала. Ученые описали электрофизические свойства композитов, в которых можно получать заданные свойства, меняя состав.
    1273
  • 14/03/2019

    Как реализовать возможности российского рынка многокомпонентных материалов

    ​Недавняя новость о том, что из-за международных санкций российские авиастроители не смогут получать из США компоненты, необходимые для выпуска отечественного лайнера МС-21, вызвала бурное обсуждение, так или иначе связанное с проблемой преодоления зависимости от импорта.
    703