Не страшны нагрев, окисление и радиация: создана сверхстойкая керамика для атомных станций

В России создали высокопрочный керамический материал, который отличается максимальной устойчивостью к окислению. В будущем он может стать основой для защитных покрытий и деталей в атомной отрасли и других промышленных секторах, сообщила пресс-служба НИТУ МИСИС.

Источник изображения сгенерировано нейросетью DALL•Е 3

Улучшенные материалы могут выдерживать экстремальную температуру, что делает их перспективными для износостойких элементов, в том числе турбин и выхлопных систем, где термическая стабильность имеет решающее значение.

Вероника Суворова, научный сотрудник НИТУ МИСИС

Материал, созданный российскими исследователями, принадлежит к группе высокоэнтропийных карбонитридов — сложных керамических материалов, в состав которых входит большое количество атомов углерода и азота, а также множество других химических элементов. Материал обладает хорошими механическими свойствами, не портится под химическим воздействием, от жары, окисления и радиации.

Исследователи выяснили, как добавки в виде циркония и титана, а также их комбинаций, влияют на характеристики керамики, изготовленной на основе карбонитридов гафния, тантала и ниобия.

Добавки уплотнили оксидный слой, образующийся в процессе окисления, что усиливает его барьерную функцию и уменьшает количество дефектов. Более плотная структура защищает образцы от проникновения кислорода внутрь и, следовательно, предотвращает дальнейшее окисление.

Вероника Суворова, научный сотрудник НИТУ МИСИС

Благодаря добавлению титана и циркония удалось повысить температуру, при которой начинается окисление керамики, с 1005 градусов до 1240 градусов Цельсия. Также удалось снизить на 83% удельный прирост массы, связанный с поглощением кислорода поверхностью материала. Как отметили учёные, это позволит увеличить срок службы деталей, изготовленных из такой керамики, при использовании в атомных реакторах и других промышленных установках.

Ранее правительство России утвердило планы по строительству Южной АЭС. Она может появиться в Ростовской области или в Краснодарском крае. Сначала станция будет выдавать 1,2 ГВт, а к 2039 году мощность увеличат до 2,4 ГВт.