Жаростойкое покрытие на основе диоксида циркония с модифицирующими добавками

    В последнее время все больше внимание уделяют разработке защиты для сильно нагруженных элементов летательных и космических аппаратов, испытывающих нагрев и механические нагрузки в процессе эксплуатации при сверхзвуковом полете (выше 5 Махов) в атмосфере. Углеродные волокна и изготовленный из них углерод-углеродный композиционный материал (УУКМ) используется в качестве отдельных элементов благодаря высокой удельной прочности и жесткости при малой плотности и других достоинствах. При этом он активно окисляется кислородом.

    Возникает потребность в защитном покрытии, способном работать при высоких температурах в окислительной среде. Именно таким является жаростойкое покрытие на основе тугоплавкого оксида циркония, имеющего высокую трещиностойкость, высокую прочность на изгиб и сжатие, жесткость, инертность к агрессивным средам с различными модифицирующими добавками. Настоящее покрытие рекомендуется нанести технологией атмосферного плазменного напыления (АПН) с предварительным нанесением подслоя никелевого сплава ионно-плазменным напылением. Настоящий метод нанесения подобран на базе осуществленного литературного обзора публикаций по технологиям нанесения покрытий и учета свойств материала основы.

    Составляющие выбраны на основе принципа низких коэффициентов термического расширения (КТР), их взаимного согласия друг с другом, термостойкости и высокой отражательной способности. Согласно критерию Кинджери термостойкость прямо пропорциональна теплопроводности и коэффициенту растягивающего напряжения и обратно пропорциональна КТР и модулю Юнга.

    Настоящая модель покрытия рекомендована в соответствии с тем, что критерий повышается от внешнего к нижнему слою, а жаростойкость и КТР повышается с увеличением толщины покрытия от нижнего к верхнему слою.

    В работе проведено изучение микрофотографий со сканирующего электронного микроскопа, элементный и фазовый анализ, сделан вывод о влиянии различных модифицирующих добавок на физико-механические свойства покрытия.

    Научный руководитель - к.т.н., доц. Аникин В.Н.