Сибирские ученые разработали новый способ защиты деталей авиадвигателей от высоких температур

Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с коллегами из институтов Сибирского отделения РАН и НГУ 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.

Важной частью многослойных теплоизоляционных покрытий являются высокотемпературные оксидные материалы. 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 1200 ℃ и довольно быстро повреждается — растрескивается и отслаивается.

Авторы предложили использовать в качестве термозащиты SAN-материал — сложный оксид, содержащий стронций, алюминий, ниобий и кислород. Нанесение его на металлические подложки методом плазменного напыления позволило получить тонкие, однородные защитные слои без предварительного синтеза твердого порошка.

«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», — рассказал 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, помимо ученых ТПУ, приняли участие их коллеги из 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.

Источник: Официальный ресурс Министерства образования и науки Российской Федерации