Стандартный материал керамического слоя термобарьерного покрытия (ТБП) - твердый раствор на основе ZrO2, стабилизированного (6 - 8 % (мас.)) Y2O3 (YSZ), - приближается к температурному пределу своего применения (<$E<<~1200~symbol Р roman C>) из-за спекания и фазовых превращений <$Et prime>-фаза ZrO2 <$Esymbol О> T-ZrO2 + F-ZrO2 с последующим образованием M-ZrO2 при повышенных температурах. Керамические материалы ТБП нового поколения призваны повысить температуру эксплуатации (до <$E1600~symbol Р roman C>), эффективность и производительность работы газотурбинных двигателей. В предложенном обзоре проанализированы исследования, касающиеся разработки керамического слоя ТБП на основе твердых растворов ZrO2 с оксидами редкоземельных элементов и титана. Показано, что при частичном замещении Y2O3 в YSZ оксидами CeO2, TiO2, Lа2O3, Sc2O3, Gd2O3, Nd2O3, Yb2O3, Er2O3, Ta2O5 получены материалы с высокой фазовой стабильностью (сохраненной в покрытии <$Et prime>-фазы ZrO2) вплоть до <$E1500~symbol Р roman C>, более низкой теплопроводностью, необходимой вязкостью разрушения и утойчивостью к спеканию, но одновременно и с более низкой термоциклической долговечностью, чем стандартный YSZ. Концепции повышения степени тетрагональности <$Et prime>-фазы ZrO2 (материалы системы ZrO2 - CeO2 - TiO2) и "многокомпонентного дефектного кластера" (материалы системы ZrO2 - Y2O3 -Nd2O3 (Gd2O3, Sm2O3) - Yb2O3 (Sc2O3)) объясняют повышение температуры эксплуатации керамического слоя ТБП до 1350 и <$E1600~symbol Р roman C> соответственно. Показано, что теплопроводность материалов ТБП в двойных системах ZrO2 - CeO2, ZrO2 - Er2O3, ZrO2 - Sm2O3, ZrO2 - Nd2O3, ZrO2 - Gd2O3, ZrO2 - Dy2O3, ZrO2 - Yb2O3 ниже, чем у YSZ. Материалы с высокой фазовой стабильностью и низкой теплопроводностью получены в тройных системах ZrO2 - Sc2O3 - Gd2O3, ZrO2 - CeO2 - Gd2O3, ZrO2 - YbO1,5 - TaO2,5, ZrO2 - Yb2O3 - TiO2. Подчеркнуто, что для создания экономически эффективных ТБП со сбалансированными свойствами необходим комплексный подход к выбору состава керамического слоя на основе твердого раствора ZrO2, технологии его нанесения и усовершенствованию архитектуры покрытия.

• Редько Віктор Петрович (хімічні науки)

  Якщо, ви не знайшли інформацію про автора(ів) публікації, маєте бажання виправити або відобразити більш докладну інформацію про науковців України запрошуємо заповнити "Анкету науковця"