Veda a výskum

Keramika pre hypersonické vozidlá

prof. RNDr. Pavol Šajgalík, DrSc.

Ústav anorganickej chémie SAV

Hypersonické vozidlá sú lietajúce stroje, ktoré sa budú v atmosfére pohybovať rýchlosťou 6 či 7 krát vyššou ako je rýchlosť zvuku, Mach 6-7. Pri takýchto rýchlostiach je limitujúci parameter teplota na hrane krídla, pri rýchlosti Mach 7 je to až 1650 °C. Materiál nesmie podliehať oxidácii a mechanicky sa deformovať. Výzvou je pripraviť keramický materiál splňujúci tieto požiadavky. Riešenie navrhnuté v Oddelení keramiky, Ústavu anorganickej chémie takéto požiadavky spĺňa. Je to keramika na báze karbidu kremičitého pripravená spekaním bez prídavkov spekania. Nami vyvinutý karbid kremičitý je polykryštalický materiál s veľkosťou častíc približne 1-2 mikrometre, obrázok 1. Nami pripravený materiál má zatiaľ najvyššiu v literatúre uvádzanú odolnosť voči deformácii pri teplote 1700 °C, obrázok 2. Modrá čiara je deformácia tohto materiálu pri teplote 1700°C a zaťažení od 200 po 400 MPa v porovnaní s inými materiálmi doteraz publikovanými v literatúre. Podstatná je aj odolnosť voči oxidácii, ktorá je zobrazená na obrázku 2, kde materiál vyvinutý na UACh a oxidovaný pri 1350 až 1450 °C po dobu 210 hodín má zoxidovanú vrstvu menej ako 5 mikrometrov. Kým u iných uvedených materiáloch je porušenie povrchovej vrstvy po oxidácii až 45 mikrometrov.
Podstatnou vlastnosťou týchto materiálov je aj ich tepelná vodivosť, pretože musia vykazovať vysokú odolnosť proti teplotným šokom. Nami vyvinutý materiál má najvyššiu tepelnú vodivosť doteraz uvedenú v literatúre, obrázok 3.
Záver
Pripravili sme materiál z vlastnosťami, ktoré ho predurčujú na konštrukciu hypersonických vozidiel. Nami vyvinutý karbid kremičitý je v celom komplexe parametrov najlepší z materiálov publikovaných v literatúre.

Image1

 

Image2

 

Image3