Ученые Томского политехнического университета в составе большой научной группы предложили новый способ получения термозащитных покрытий авиадвигателей и газовых турбин. Новая технология позволит создать защитные покрытия с повышенной прочностью и износостойкостью и управлять их свойствами в зависимости от поставленной задачи.
Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Solid State Chemistry (Q1, IF: 3,5).
Высокотемпературные оксидные материалы являются важной частью многослойных теплоизоляционных покрытий. Их широко применяют для защиты компонентов никелевых суперсплавов в «горячих» частях газовых турбин и авиационных двигателей. Самым популярным «защитным» оксидом считается стабилизированный оксидом иттрия диоксид циркония. Однако он способен выдерживать температуры только до 1 200 ℃ и довольно быстро повреждается (растрескивается и отслаивается).
Химики ТПУ в составе большой команды ученых предложили использовать в качестве термозащиты SAN-материал и наносить его на металлические подложки методом плазменного напыления. Это позволило получить тонкие, однородные защитные слои без предварительного синтеза твердого порошка SAN-материала. Были оценены их термопластические и механические свойства.
Благодаря выбору правильных реагентов удалось подобрать оптимальный баланс металлов в растворе для формирования термопокрытия, содержащего SAN-материал и аморфную фазу, которая может иметь разный состав и кристаллическую структуру. Это позволяет настраивать свойства покрытий под конкретные задачи. Например, доминирующее присутствие в составе SAN-материала обеспечит большую прочность и теплоизоляцию, а увеличение содержания аморфной фазы повлияет на термическое напряжение и поведение при износе,
— отмечает один из авторов исследования, профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Павел Абрамов.
Исследования показали, что созданные инновационным способом покрытия обладают высоким коэффициентом теплового расширения и повышенной коррозионной и износостойкостью.
Ученые планируют в будущем оптимизировать условия нанесения термопокрытий для достижения максимальной однородности и улучшения термомеханических свойств в условиях работы существующих газовых турбин и двигателей.
В исследовании приняли участие ученые из Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ, Института неорганической химии имени А.В. Николаева СО РАН, Института геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН, Института теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН и НГУ.