Новые керамические покрытия, способные работать при сверхвысоких температурах (до 2000 °С), разрабатывают ученые Томского политехнического университета (ТПУ), сообщает 10 октября пресс-служба вуза.

Керамические покрытия томских политехников представляют собой сплав из нескольких элементов, который наносится методом магнетронного напыления. Такие покрытия можно будет применять для защиты элементов авиационной техники, на которые воздействуют высокие температуры.

Разрабатываемые в ТПУ покрытия, по сравнению с существующими аналогами, более стабильны и требуют меньшего расхода материала.

В настоящее время в авиастроении обычно используются покрытия на основе карбида кремния, боридов гафния и циркония, которые работают в пределах 1700 °С. Температурный диапазон работы новых многослойных покрытий на основе оксидов и карбидов, созданных исследователями Научно-производственной лаборатории импульсно-пучковых, электроразрядных и плазменных технологий ТПУ, расширен до 2000 °С.

Ведущий научный сотрудник Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Сергей Зенкин поясняет:

«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».

Ученые ТПУ используют для покрытий оксиды гафния, циркония, церия и иттрия. Энтропийная стабилизация такой керамики дополнительно повышает ее термические свойства.

Текущий этап исследования заключается в изучении структуры оксидного сплава с помощью метода электронной микроскопии и рентгенофазного анализа, который покажет пути корректировки его многокомпонентного состава. Кроме того, политехники определяют оптимальные параметры магнетронного напыления.

В дальнейшем ученые 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», — рассказал Сергей Зенкин.

Созданный в ТПУ материал предназначен для нанесения на детали из авиационных сплавов на основе никеля и молибдена. Исследование эффективности нового покрытия станет третьим этапом разработки.