Образцы оксидного покрытия

Образцы оксидного покрытия

 

Исследователи Томского политеха разрабатывают новые керамические покрытия для работы при сверхвысоких температурах — до 2000 °С. Они представляют собой сплав из нескольких элементов, нанесенных методом магнетронного напыления. В перспективе их можно использовать для защиты элементов авиационной техники, подвергающихся воздействию высоких температур. Такие покрытия более стабильные и требуют меньшего расхода материала по сравнению с существующими аналогами. Исследование проводится при поддержке гранта Российского научного фонда. 

Сегодня в авиации чаще всего применяются покрытия на основе карбида кремния, боридов гафния и циркония. Они могут работать при температурах в пределах 1700 °С. Исследователи Научно-производственной лаборатории импульсно-пучковых, электроразрядных и плазменных технологий ТПУ создают принципиально новые многослойные покрытия на основе оксидов и карбидов, которые позволят увеличить диапазон работы до 2000 °С.  

«Для своей разработки мы заимствовали метод из металлургии, связанный с созданием высокоэнтропийных сплавов. Такой сплав состоит из четырех и более компонентов, взятых в равных пропорциях. Высокоэнтропийные металлические материалы имеют более высокую температурную устойчивость по сравнению с классическими сплавами. Мы используем оксиды гафния, циркония, церия, иттрия. Применение метода энтропийной стабилизации для керамики позволит улучшить ее термические свойства», — комментирует ведущий научный сотрудник Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Сергей Зенкин

Установка магнетронного напыления для нанесения покрытий требуемого состава

Установка магнетронного напыления для нанесения покрытий требуемого состава

 

На данном этапе исследования ученые с помощью метода электронной микроскопии и рентгенофазного анализа изучают структуру оксидного сплава для корректировки его многокомпонентного состава. А также отрабатывают параметры магнетронного напыления. 

На следующем этапе политехники проведут аналогичные исследования с карбидами этих же металлов.

«Карбиды обладают большей температурой плавления, чем оксиды, но при этом легче окисляются. Мы создаем многослойный материал, представляющий собой оксидные покрытия и карбидную прослойку. Он должен обладать высокой твердостью, устойчивостью к механическим повреждениям и воздействию сверхвысоких температур», — поясняет Сергей Зенкин.   

Предполагается, что разработанный политехниками материал будет наноситься на авиационные сплавы на основе никеля и молибдена. Эффективность разработки будет проверяться на третьем этапе исследования.

 

Информация и фото предоставлены пресс-службой Томского политехнического университета