Il presente report si colloca nell'ambito del contratto tra Ministero della Difesa e Consiglio Nazionale delle Ricerche - Istituto di Scienza e Tecnologia dei Materiali Ceramici (CNR-ISTEC) denominato SMARP (Contratto nr. 8710 di rep. del 21/12/2011) che si pone l'obiettivo di sviluppare, produrre e caratterizzare materiali ceramici innovativi ad elevate prestazioni per la specifica applicazione nel settore della propulsione. Lo sviluppo di sistemi di propulsione di nuova generazione richiede una combinazione di proprietà meccaniche e di resistenza alle alte temperature e pressioni sempre più stringenti in modo da poter incrementare l'impulso specifico con conseguente riduzione di costi. I sistemi di interesse sono materiali monolitici e compositi a base di carburi dei metalli di transizione, principalmente carburo di afnio, HfC, e carburo di tantalio, TaC. Questi composti possiedono un'eccellente combinazione di proprietà, che include temperatura di fusione elevatissima, alta conducibilità elettrica, buona resistenza allo shock termico, e soprattutto una resistenza all'ablazione superiore rispetto ai tradizionali compositi C/C. Lo sviluppo del programma ha previsto una sequenza di produzione e caratterizzazione dei materiali (Figura I) che ha permesso di definire uno o più materiali ceramici ad elevato contenuto tecnologico adatti per applicazioni ad altissime temperature come pure la corrispondente ottimale tecnologia di fabbricazione. Il primo Lotto del progetto ha riguardato lo studio di materiali monolitici densi e porosi a base di vari carburi refrattari combinati con siliciuri metallici e ha permesso di definire la migliore combinazione tra matrice e additivo di sinterizzazione. Sono state eseguite accurate analisi microstrutturali, termo-meccaniche e test di ossidazione. Il secondo Lotto ha riguardato lo studio di materiali rinforzati con fibre ceramiche o con carbonanotubi. Sui materiali compositi ottenuti sono state eseguite nuovamente le analisi microstrutturali, termo-meccaniche e i test di ossidazione. I materiali del Lotto 1 sono stati confrontati con quelli del Lotto 2 per selezionare le migliori composizioni da testare nel Lotto 3. Questo rapporto tecnico riassume brevemente i risultati conseguiti nei Lotti 1 e 2 e descrive le attività svolte nel Lotto 3.
Ministero Difesa - SMARP - Lotto 3: Produzione di nr. 4 campioni di forma semplice per prove preliminari in galleria al plasma e nr. 1 campione di forma complessa per prove di resistenza all'ablazione.
L Pienti;L Silvestroni;D Sciti
2014
Abstract
Il presente report si colloca nell'ambito del contratto tra Ministero della Difesa e Consiglio Nazionale delle Ricerche - Istituto di Scienza e Tecnologia dei Materiali Ceramici (CNR-ISTEC) denominato SMARP (Contratto nr. 8710 di rep. del 21/12/2011) che si pone l'obiettivo di sviluppare, produrre e caratterizzare materiali ceramici innovativi ad elevate prestazioni per la specifica applicazione nel settore della propulsione. Lo sviluppo di sistemi di propulsione di nuova generazione richiede una combinazione di proprietà meccaniche e di resistenza alle alte temperature e pressioni sempre più stringenti in modo da poter incrementare l'impulso specifico con conseguente riduzione di costi. I sistemi di interesse sono materiali monolitici e compositi a base di carburi dei metalli di transizione, principalmente carburo di afnio, HfC, e carburo di tantalio, TaC. Questi composti possiedono un'eccellente combinazione di proprietà, che include temperatura di fusione elevatissima, alta conducibilità elettrica, buona resistenza allo shock termico, e soprattutto una resistenza all'ablazione superiore rispetto ai tradizionali compositi C/C. Lo sviluppo del programma ha previsto una sequenza di produzione e caratterizzazione dei materiali (Figura I) che ha permesso di definire uno o più materiali ceramici ad elevato contenuto tecnologico adatti per applicazioni ad altissime temperature come pure la corrispondente ottimale tecnologia di fabbricazione. Il primo Lotto del progetto ha riguardato lo studio di materiali monolitici densi e porosi a base di vari carburi refrattari combinati con siliciuri metallici e ha permesso di definire la migliore combinazione tra matrice e additivo di sinterizzazione. Sono state eseguite accurate analisi microstrutturali, termo-meccaniche e test di ossidazione. Il secondo Lotto ha riguardato lo studio di materiali rinforzati con fibre ceramiche o con carbonanotubi. Sui materiali compositi ottenuti sono state eseguite nuovamente le analisi microstrutturali, termo-meccaniche e i test di ossidazione. I materiali del Lotto 1 sono stati confrontati con quelli del Lotto 2 per selezionare le migliori composizioni da testare nel Lotto 3. Questo rapporto tecnico riassume brevemente i risultati conseguiti nei Lotti 1 e 2 e descrive le attività svolte nel Lotto 3.I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
