ТОМСК, 3 июня. /ТАСС/. Свойства новых керамических покрытий для использования при сверхвысоких температурах и в агрессивных средах улучшили ученые Томского политехнического университета (ТПУ). Им удалось добиться повышенной стойкости карбидных материалов к окислению при температуре 1 100 градусов, что позволяет в перспективе применять такие покрытия для элементов авиационной и аэрокосмической техники, сообщили ТАСС в пресс-службе Минобрнауки РФ.
В министерстве отметили, что керамика на основе карбида гафния и карбида циркония - уникальный класс материалов, сочетающих экстремальные термомеханические свойства с химической стабильностью, что делает их незаменимыми для использования в условиях сверхвысоких температур и агрессивных сред. Однако ключевым ограничением для широкого применения остается их склонность к катастрофическому окислению при температурах выше 500 градусов, что приводит к прогрессирующей деградации материала, растрескиванию и отслаиванию защитного слоя.
"Одна из стратегий борьбы с этой проблемой - легирование, направленное на формирование плотных, часто самовосстанавливающихся оксидных пленок. Однако традиционное легирование зачастую ухудшает свойства основного карбида. Более перспективной, по словам ученых, является концепция энтропийной стабилизации многокомпонентных карбидов
Среди них - подавление дефектов и обеспечение структурной целостности материалов в широком диапазоне температур, улучшение теплопроводности и стойкости к эрозионным процессам, повышение окислительной устойчивости. Наиболее интересны, по словам ученых, тонкопленочные высокоэнтропийные покрытия. Они могут выступать промежуточным слоем между традиционными термобарьерными покрытиями и термостойкими подложками. Подобные сплавы демонстрируют чрезвычайную устойчивость к отслаиванию во время термических циклов.
"В результате было выявлено, что высокоэнтропийные (содержащих не менее пяти компонентов - прим. ТАСС) покрытия на основе карбидов гафния и циркония с добавками алюминия, хрома и тантала проявляют повышенную стойкость к окислению при 1 100 градусов", - сказал один из соавторов, ведущий научный сотрудник Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Сергей Зенкин.
Новые покрытия ученых ТПУ показывают лучшую стойкость к окислению по сравнению с материалами на основе нелегированных карбидов гафния и циркония (до 20 раз) и сплавами, отдельно легированными алюминием и хромом (до 7 раз). Результаты опубликованы в Ceramics International (Q1, IF: 5.1). Исследование проводится при поддержке гранта Российского научного фонда.
Комментарии