Российские химики в ходе исследований определили наиболее перспективные химически стойкие материалы для термобарьерных покрытий, которые могут значительно повысить эффективность и увеличить жизненный цикл газотурбинных установок. Результаты работы опубликованы в журнале Ceramics International, сообщили в четверг в Российской академии наук.

"Научные сотрудники Института общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова (ИОНХ) РАН впервые провели систематические исследования высокотемпературных оксидных материалов на основе соединений редкоземельных элементов, гафния и тантала. Исследователями предложены перспективные химически стойкие материалы для термобарьерных покрытий, которые могут значительно повысить эффективность и увеличить жизненный цикл газотурбинных установок, а также использоваться для создания новых твердотопливных оксидных элементов", - говорится в сообщении.

Современные газотурбинные установки являются сложными и дорогостоящими устройствами, поэтому во всем мире идет работа по их совершенствованию, повышению надежности и увеличению ресурса, а также по снижению экологической нагрузки за счет уменьшения расхода топлива на единицу выработанной энергии. Эффективность таких установок зависит от температуры рабочих газов - чем выше температура, тем меньше нужно топлива для создания той же мощности.

Немаловажное значение, как отмечают исследователи, имеет и защита конструкционных элементов от разрушающего воздействия загрязнений, содержащихся в воздухе. В связи с этим возникает потребность в инновационных подходах к совершенствованию и разработке нового поколения химической и температурной защиты деталей, испытывающих максимальную нагрузку, например, турбинных лопаток.

В новой работе ученые получили уникальный массив данных по термодинамическим свойствам, термическому расширению, теплопроводности и электрофизическим характеристикам высокотемпературных оксидных материалов на базе танталатов и гафнатов редкоземельных элементов, температуры плавления которых превышают 2 000 градусов Цельсия. Изучение взаимодействия синтезированных соединений с оксидами магния, кальция, алюминия, кремния позволило оценить химическую устойчивость покрытий деталей энергоустановок к воздействию взвешенных в воздухе частиц.

"Полученные нами результаты необходимы как для модельных расчетов в экстремальных температурных диапазонах, недоступных для экспериментального исследования, так и для определения технологических параметров получения термобарьерных покрытий", - сказал заведующий лабораторией термического анализа и калориметрии ИОНХ РАН Константин Гавричев, слова которого приводятся в сообщении.