Παρασκευή πυρίμαχων υλικών με σύσταση παρόμοια του σεληνιακού εδάφους (ρεγκόλιθος) με την μέθοδο αυτοπροωθούμενης σύνθεσης υψηλών θερμοκρασιών (SHS)

Abstract

Η παρούσα εργασία έχει στόχο την παρασκευή και τoν χαρακτηρισμό των προϊόντων που προκύπτουν με την τεχνική της αυτοπροωθούμενης σύνθεσης υψηλών θερμοκρασιών (SHS) από μείγμα ορυκτών του σεληνιακού εδάφους (ρεγκόλιθος). Η αναγκαιότητα της εξερεύνησης τέτοιων υλικών έγκειται στην κατεύθυνση της επιστημονικής κοινότητας προς εξερεύνηση της σελήνης και της ανάγκης προστασίας των εξερευνητών. Για την πραγματοποίηση ενός τέτοιου εγχειρήματος απαιτούνται, σε αρχική φάση, κατασκευαστικά και προστατευτικά υλικά τα οποία πληρούν συγκεκριμένες προδιαγραφές και θα υπάρχουν σε επαρκείς ποσότητες. Κάτι τέτοιο καθιστά αναγκαία την εκμετάλλευση του σεληνιακού εδάφους προς παρασκευή των παραπάνω υλικών. Η μελέτη που πραγματοποιείται στην συγκεκριμένη διπλωματική εργασία αφορά την χρήση φυσικών ορυκτών όπως ιλμενίτη, χρωμίτη και ολιβίνη, για την προσομοίωση του σεληνιακού εδάφους, και την επεξεργασία τους. Τα υλικά αναμειγνύονται με αλουμίνιο σε διάφορες αναλογίες (από 83% έως 91%) και αντιδρούν μέσω της τεχνικής SHS σε θερμοκρασίες προθέρμανσης από 700ο C έως 1000ο C. Η παραπάνω μέθοδος παρασκευής δοκιμάζεται για διάφορους συνδυασμούς υλικών όπως ιλμενίτης – αλουμίνιο, χρωμίτης – αλουμίνιο, ολιβίνης – αλουμίνιο και ιλμενίτης – ολιβίνης – αλουμίνιο. Στη συνέχεια ελέγχεται, μακροσκοπικά αρχικά, ο βαθμός επιτυχίας της αντίδρασης και ακολουθεί ο χαρακτηρισμός των υλικών με τεχνικές φασματοσκοπίας και μικροσκοπίας. Τέλος ελέγχονται οι μηχανικές ιδιότητες των δειγμάτων για να διαπιστωθεί κατά πόσο μπορούν τα υλικά αυτά να αντεπεξέλθουν στις ανάγκες της σεληνιακής εξερεύνησης.

This work aims to manufacturing and characterisation of the products of self propagating high temperature synthesis (SHS) with raw materials from lunar regolith. It is very important to explore these materials because of the turn of scientific society to lurar exploration and the protection of the researchers. In order to achieve something like that we need construction and protection materials with particular properties and enough quantities. For that project is necessary to use lunar regolith. The study that was made included raw materials such as ilmenite, chromite and olivine for lunar regolith simulant. These materials reacts with alluminium in various consentrations and temperatures. The final products characterised with microscopy and spectroscopy methods and their mechanical properties is being checked.