За установление механизмов массопереноса в процессах спекания кремния и углерода с нанодобавками, позволяющих формировать конструкционные элементы из композита с уникальными механическими и теплофизическими свойствами, работа сотрудников Института порошковой металлургии отмечена в ТОП-10 фундаментальных исследований НАН Беларуси. Среди исполнителей – генеральный директор ГНПО порошковой металлургии Александр Ильющенко, старший научный сотрудник Евгений Звонарев, ведущий технолог Александр Майсюк и автор этих строк (на фото).
 
Научно-технические достижения последнего времени в области астрономии, космической и лазерной технологии для изучения космического пространства, мониторинга состояния атмосферы Земли и ее поверхности в значительной мере стали возможными благодаря появлению новых высокоточных оптических наземных и космических телескопов, размеры которых постоянно увеличиваются.
 
В отличие от зеркал наземных телескопов, условия эксплуатации космических зеркал принципиально отличаются вследствие воздействия невесомости, космических тел, резких перепадов температур. Кроме того, космические телескопы испытывают значительные инерционные, вибрационные и ударные нагрузки в период вывода на орбиту. К телескопам предъявляются повышенные требования по жесткости, сохранению формы, размерной стабильности, термодеформациям. Они ограничены по размерам из-за выводящего на орбиту спутника. Немаловажным является снижение массы зеркал. Для уменьшения массы зеркал можно применять материалы с низкой плотностью, однако они должны обладать необходимым комплексом механических и теплофизических свойств. В Институте порошковой металлургии было предложено использовать композиционные керамические материалы, и созданы научные и технологические принципы их создания.
 
Композиционные керамические материалы состоят из карбидокремниевой основы и зеркального слоя в виде оптического стекла. Карбидокремниевые материалы были выбраны благодаря их уникальным физико-механическим и теплофизическим свойствам, таких как малый КТЛР, рекордный модуль упругости, отличная теплопроводность.
 
В настоящее время эти материалы широко применяются для изготовления зеркальных элементов в различных оптических системах. Зеркала обеспечивают высокую оптическую стабильность, минимизируют термоупругую деформацию, позволяя обеспечить геометрические изображения высокого качества.
 
Получение заготовок облегченных зеркал из карбида кремния − сложный технологический процесс. В большинстве своем это связано с трудностью получения однородной структуры и фазового состава в объеме заготовки, особенно крупных размеров, остаточной пористостью, необходимостью использования специализированных крупногабаритных печей для реакционного спекания. Кроме того, карбид кремния по твердости уступает только алмазу и нитриду титана, поэтому для формирования поверхностей с необходимой шероховатостью используется специальное станочное оборудование.
 
Одним из вариантов получения крупногабаритных заготовок зеркал из карбида кремния является изготовление составных зеркал из отдельных элементов. Такие элементы легче изготовить и обработать. Однако на данный момент отсутствуют способы соединения отдельных карбидокремниевых элементов, этот вопрос требует специального изучения и специального термического оборудования.
 
В Институте порошковой металлургии проведены теоретические и экспериментальные исследования процессов получения керамических материалов на основе карбида кремния, установлен механизм воздействия химического и фазового состава используемых ингредиентов и функциональных нанодобавок на формирование структуры, механические и теплофизические свойства карбидокремниевых материалов при реакционном спекании. Установлено, что уровень свойств реакционноспеченной карбидной керамики определяется не только содержанием углеродсодержащей добавки и пористостью карбидного каркаса, но и его химическим и дисперсионным составом.
 
Для повышения скорости процессов массопереноса кремния и наиболее полного его химического взаимодействия с углеродом предложено использовать углеродсодержащую добавку с различной кристаллической структурой или в виде сложномолекулярных соединений.
 
Показано, что при введении в карбидокремниевую основу добавок карбидов легких элементов формируется в процессе реакционного спекания объемная каркасная структура, состоящая из первичного, вторичного карбида кремния и сложных карбидных соединений. Она обеспечивает высокий уровень механических свойств. На основании экспериментальных исследований разработан состав на основе карбида кремния, обеспечивающий активацию процесса образования вторичного карбида кремния и способствующий формированию плотной, однородной, мелкозернистой структуры карбидного материала.
 
Немаловажным является разработанный процесс получения из карбидокремниевого материала сложнопрофильных элементов с высокой степенью облегчения и последующего их соединения реакционной пайкой материалом с идентичными фазовым составом и свойствами с основой в прочную крупногабаритную конструкцию.
 
Для создания определенных оптических свойств разработан эффективный метод нанесения на карбидокремниевый сложнопрофильный каркас специального оптического стекла методом термической обработки.
 
меф купить челябинск Владимир ОСИПОВ, старший научный сотрудник
http://ramkran-samara.ru/good/sayt-s-zakladkami-tor.html Института порошковой металлургии НАН Беларуси
http://usinskcrb.ru/bace/ekstazi-skorost-kupit.html Фото М.Гулякевича, «Навука»