Ученые Томского политеха выяснили, как улучшить свойства новых высокоэнтропийных керамических покрытий для использования при сверхвысоких температурах и в агрессивных средах. У них получилось добиться повышенной стойкости карбидных материалов к окислению при 1100 градусов Цельсия. Эти разработки могут быть применены для элементов авиационной и аэрокосмической техники.
Отмечается, что керамика на основе карбида гафния и карбида циркония — уникальный класс материалов, которые сочетают экстремальные термомеханические свойства с химической стабильностью, что делает их незаменимыми для использования в условиях сверхвысоких температур и агрессивных сред.
Главным ограничением для их использования остается их склонность к сильному окислению при температурах выше 500 градусов Цельсия, что приводит к деградации металла и отслаиванию защитного слоя. Решением проблемы может стать легирование, но оно зачастую ухудшает свойства основного карбида.
Керамика на основе карбида гафния и карбида циркония – уникальный класс материалов, сочетающих экстремальные термомеханические свойства с химической стабильностью, что делает их незаменимыми для использования в условиях сверхвысоких температур и агрессивных сред. Однако ключевым ограничением для широкого применения остается их склонность к катастрофическому окислению при температурах выше 500 °C, что приводит к прогрессирующей деградации материала, растрескиванию и отслаиванию защитного слоя. Одна из стратегий борьбы с этой проблемой – легирование, направленное на формирование плотных, часто самовосстанавливающихся оксидных пленок. Однако традиционное легирование зачастую ухудшает свойства основного карбида.
«Существующие исследования сосредоточены, в основном, на легировании карбида циркония и карбида гафния танталом, ниобием, титаном, тогда как потенциал легирования алюминием и хромом остается малоизученным. В данном исследовании мы синтезировали высокоэнтропийный сплав, сочетающий тугоплавкую основную матрицу из карбидов гафния и циркония с окислительными добавками алюминия, хрома и тантала. Подобное сочетание преодолевает структурную несовместимость карбидов, эффективно подавляя фазовую сегрегацию», — отметил один из соавторов, ведущий научный сотрудник Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Сергей Зенкин.
