Учёные НИУ «БелГУ» нашли способ защиты жаропрочных материалов от окисления при высоких температурах

На базе ЦКП «Технологии и Материалы НИУ «БелГУ» Научно-исследовательского института материаловедения и инновационных технологий проведены работы по разработке технологии и физико-химических основ направленного синтеза стеклокерамических термостабильных композиционных покрытий ZrB₂-MoSi₂ с прогнозируемыми свойствами. Широкое использование углерод-углеродных композиционных материалов (УУКМ), обладающих уникальным комплексом свойств, до сих пор существенно сдерживалось по причине их крайне низкой или недостаточной жаростойкостью в кислородсодержащих средах. В воздушной атмосфере они окисляются (выгорают) уже при температурах 350-500°С. Материаловеды НИУ «БелГУ» нашли способ надёжной защиты углеродных композиционных материалов от высокотемпературного окисления.

Старший научный сотрудник центра коллективного пользования «Технологии и Материалы НИУ «БелГУ», кандидат физико-математических наук Игорь Гончаров отмечает, что предотвратить разрушение материалов можно путём создания на поверхности УУКМ защитного жаростойкого газонепроницаемого покрытия, исключающего доступ кислорода к углероду.

В ходе экспериментального исследования научному коллективу удалось получить путем газодинамического прессования смеси керамических и металлических порошков покрытия на основе ZrB₂-MoSi₂, которые могут быть использованы для защиты от окисления изделий из углерод-углеродных композиционных материалов, в том числе крупногабаритных, работающих при температурах выше 1600°С в условиях воздействия среды со значительным окислительным потенциалом.

После проведенного высокотемпературного окисления полученного покрытия учёные обнаружили, что происходит герметизация поверхностного слоя покрытия за счёт образования стекломатрицы и распределения в ней тугоплавких частиц оксидов, способствующих высокой жаростойкости покрытий. Образующаяся на поверхности покрытия стекловидная пленка затрудняет доступ кислорода в объем покрытия, предохраняя его от дальнейшего окисления.

- Установленные в результате проведенных работ принципы создания стеклокерамических термостабильных композиционных покрытий откроют возможность защищать стыковочные поверхности крупногабаритных элементов конструкций из углерод-углеродных композиционных материалов, наносить покрытия в условиях, когда обжиговый вариант по объективным причинам невозможен, а также восстанавливать поврежденные участки сформированных покрытий и залечивать поверхностные дефекты защищаемого конструкционного материала, - прокомментировала руководитель гранта РНФ, кандидат физико-математических наук Марина Ковалева.

Исследование проведено в рамках проекта РНФ № 19-19-00274 на научном оборудовании ЦКП «Технологии и Материалы НИУ «БелГУ»

Подробнее познакомиться с результатами исследования можно по ссылке: