Ученые Уральского федерального университета (УрФУ) совместно с коллегами из Института химии твердого тела УрО РАН и Технического университета Малека Аштера (Иран) разработали термобарьерное покрытие из церата стронция для газотурбинных двигателей (ГТД). Покрытие не уступает аналогам по тепловым нагрузкам (выдерживает до 1200 ℃) и устойчиво при длительном высокотемпературном воздействии: не разрушается и не меняет форму, что предотвращает коррозию и быстрый износ деталей двигателя.

Кроме того, покрытие из церата стронция обойдется в несколько раз дешевле аналогов. Разработка может быть использована в различных областях, где требуются высокопроизводительные и надежные ГТД, — в авиации, энергетике, кораблестроении и т.д.

Подробная информация опубликована в журнале Surface and Coatings Technology. Исследование выполнено при финансовой поддержке Стипендии и гранта Президента РФ (№ МК-4058.2022.4). Экспериментальные работы проводились в рамках государственного задания № АААА-А19–119031890026–6.

«Современные газотурбинные двигатели являются дорогостоящими и технически сложными установками, которые используются в авиации, энергетике, военно-промышленном комплексе. Эффективность таких установок зависит от температуры рабочих газов перед турбиной — чем выше температура, тем меньше нужно топлива для создания той же мощности. Однако значительное повышение температуры приводит к быстрому износу ГТД из-за температурной коррозии. Одним из решений является разработка новых термобарьерных покрытий», — поясняет руководитель проекта, старший научный сотрудник лаборатории ионики твердого тела ИХТТ УрО РАН Роман Шишкин.

Принцип работы ГТД выглядит следующим образом — из компрессора в камеру сгорания попадает сжатый атмосферный воздух, который, смешиваясь с топливом, начинает воспламеняться и высвобождать большое количество энергии в виде горячих газов. Они преобразуются в механическую работу и приводят в действие турбину. Чтобы защитить двигатель от перегрева и сохранить его производительность, на поверхность наносится термобарьерное покрытие, которое создает теплоизоляционный слой, защищающий ГТД от теплового удара. В настоящее время такие покрытия создают из диоксида циркония, однако и он имеет свои недостатки.