ATREX.RU
Пресс релизы коммерческих компаний и общественных организаций

» Архив пресс-релизов

» Авторам от редакции

» Добавить пресс-релиз

23IT технологии «

Антивирусы «

5Промышленность и производство «

7Банки «

5Культура, искусство «

8Образование, учеба «

1Природа, окружающая среда «

8Наука «

3Медицина «

Фармацевтика «

2Спорт «

1Реклама, PR «

Договора, соглашения «

18Логистика, транспорт «

2Благотворительность «

Скидки «

5Прочие события «

1Другие статьи «

1Комментарии специалистов «

7Недвижимость «

7Аналитика «

Самое-самое //

Пресс-релизы //

» Добавить пресс-релиз

Ученые Пермского Политеха предлагают перспективный теплозащитный материал для газотурбинного двигателя

Для сохранения металла лопаток газотурбинных двигателей от высоких температур применяют теплозащитные покрытия, которые состоят из нескольких слоев. Эффективным способом получения слоистого материала является искровое плазменное спекание, когда слои из порошка уплотняются благодаря импульсному току и нагрузке. Формирование теплозащитных покрытий таким методом в России практически не изучено. В настоящее время в качестве верхнего керамического слоя покрытия широко применяют диоксид циркония, который используется также в ядерной энергетике, пиротехнике и медицине. Однако рабочая температура его применения ограничена (не выше 1200℃). Ученые Пермского Политеха предлагают перспективный теплозащитный керамический материал на основе соединения циркония и редкоземельных элементов. Исследование позволит перейти на отечественное производство теплозащитных покрытий для деталей газотурбинных двигателей.

Статья с результатами опубликована в журнале «Новые огнеупоры». Работа выполнена в рамках государственного задания Минобрнауки России и при финансовой поддержке РФФИ, грант № 19-48-590007.

Редкоземельные элементы (РЗЭ) достаточно распространены в мире, однако крайне редко находятся в концентрированном виде. Чаще всего их обнаруживают в составе минералов вперемешку с другими элементами, откуда их очень сложно отделить. Редкоземы – важные компоненты многих современных электронных устройств, даже их небольшое количество в сплавах и других соединениях улучшает их свойства. В металлургии добавки редкоземельных элементов продлевают жизнь металлическим конструкциям, их применяют в автомобильной, военной и ракетно-космической промышленности.

Применение соединения РЗЭ с диоксидом циркония перспективно в качестве теплозащитного покрытия для лопаток газотурбинного двигателя. Такое соединение отличается высокой температурой плавления, низкой теплопроводностью, высокой стабильностью и хорошим сопротивлением к спеканию при рабочих температурах до 1400 ℃.

Для исследования ученые синтезировали порошок цирконатов редкоземельных элементов из концентрата разных оксидов (Zr-РЗЭ). Для сравнения также синтезировали порошок La2Zr2O7, содержащий один элемент-стабилизатор, и порошок ZrO2-8Y2O3, который используется в настоящее время для изготовления теплозащитных конструкций.

Методом искрового плазменного спекания политехники уплотнили порошковые соединения для получения слоистого материала. Для этого нагрели импульсным постоянным током при скорости 80 °С/мин и поставили нагрузку сверху в два этапа - 15 МПа и 30 МПа. У полученных образцов керамики определили удельную поверхность, плотность, пористость и фазовый состав. От данных физических свойств зависит качество полученного материала, его долговечность и сопротивляемость высоким температурам.

– После искрового плазменного спекания при температуре 1050 ℃ пористость керамики составила 50%, то есть уплотнения почти не произошло. После повышения температуры до 1400 °С была получена плотная керамика, пористость которой составила около 1 %. Однако теплозащитное покрытие должно иметь пористость 15-20% для снижении теплопроводности. Поэтому была выбрана температура 1220 °С, которая оказалась оптимальной для получения керамики с требуемой пористостью 14 %, – объясняет доцент кафедры «Механика композиционных материалов и конструкций» Пермского Политеха, доктор технических наук Максим Каченюк.

Ученые выяснили, что образец на основе цирконатов РЗЭ имеет относительно низкий коэффициент теплового расширения по сравнению с металлической основой, это приводит к высоким тепловым напряжениям. Решить такую проблему можно, изготовив покрытие из нескольких слоев. Для этого политехники получили керамическое покрытие из двух слоев (ZrO2-8Y2O3 и цирконат).

Определение теплопроводности образцов, состоящих как из одного слоя, так и из двух, показало, что самое низкое значение теплопроводности при 400 °С имеет керамика на основе цирконатов РЗЭ (1,79 Вт/(м•К)). Теплопроводность образцов La2Zr2O7 и ZrO2-8Y2O3 несколько выше и составляет 2,06 и 2,4 Вт/(м•К) соответственно. Двухслойная керамика также показала низкую теплопроводность.

Таким образом, ученые ПНИПУ доказали, что применение редкоземельных элементов является перспективным способом получения керамического слоя теплозащитного покрытия, способного выдерживать до 1400 ℃. Исследование будет полезно для защиты деталей горячего тракта газотурбинной установки от воздействия высоких температур.

Контактное лицо: Ксения Старкова (написать письмо автору)
Компания: ПНИПУ (все новости этой организации)
Добавлен: 23:02, 27.10.2023
Количество просмотров: 148
Страна: Россия

Фонд «Милосердие» открыл мир технического творчества для более 1200 школьников, благотворительный фонд социальной защиты "Милосердие"/фонд "Милосердие", 04:29, 18.12.2024, Россия	13
В Липецке завершили социальный образовательный проект «Изобретать – это просто».

Студенты Алтайского ГАУ посетили с экскурсией Государственный архив Алтайского края, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 04:26, 18.12.2024, Россия	13
Студенты Колледжа агропромышленных технологий Алтайского государственного аграрного университета посетили Государственный архив Алтайского края в рамках праздничных мероприятий, посвященных его 259-летию.

Исследование ученых Пермского Политеха улучшит долговечность 3D-изделий, ПНИПУ, 04:25, 18.12.2024, Россия

Аддитивные технологии широко используются в тяжелом машиностроении и позволяют создавать очень точные и сложные конструкции, что невозможно при традиционных методах. Однако неравномерные свойства этих материалов снижают срок их службы, поэтому изменения нужно отслеживать. Ученые ПНИПУ расширили экспериментальную базу программ жизненного цикла 3D-изделий, чтобы обеспечить их качество и долговечность.

Метод ученых Пермского Политеха повысит точность и качество работы акустических сенсорных устройств, ПНИПУ, 04:21, 18.12.2024, Россия

Использование сенсорных устройств в агрессивных средах приводит к их некорректной работе. Необходимы новые подходы к проектированию «мозгов» прибора – их вычислительных систем. Ученые ПНИПУ разработали эффективный метод ее создания, реализация которого повысит надежность, скорость реакции и точность прибора даже в сложных условиях эксплуатации.

С заботой о здоровье: Ученые Пермского Политеха нашли способ улучшить производственные условия шахтной добычи нефти, ПНИПУ, 03:49, 18.12.2024, Россия

Мировые запасы трудноизвлекаемой нефти: 600 млрд - 1 трлн тонн. Доступность легкой нефти снижается. Требуются новые технологии добычи более вязких флюидов. Их разжижают горячим паром, чтобы извлечь, но из-за высокой температуры в шахтах такой метод нарушает условия труда. Ученые ПНИПУ разработали эффективный способ вентиляции, который снизит риски для здоровья рабочих.

Ученые Пермского Политеха улучшили модель беспламенного горения в двигателях, ПНИПУ, 03:43, 18.12.2024, Россия

Турбулентные завихрения, возникающие внутри авиадвигателя, перемешивают кислород с топливом, что увеличивает скорость реакции горения. Моделирование этих процессов может предсказать поведение материалов и улучшить работу двигателя. Ученые Пермского Политеха выяснили, какой показатель турбулентности корректно использовать для построения модели.

Дан старт проекту «Наука от Первых»: площадка для прямого диалога науки, бизнеса и власти, Пресс-служба, 03:35, 18.12.2024,

10 декабря 2024 года в Москве состоялся торжественный запуск проекта «Наука от Первых», ставший важным шагом на пути к объединению усилий науки, бизнеса и государства. Цель данного амбициозного проекта заключается в интеграции передовых научно-технологических решений в реальный сектор экономики России, что должно способствовать устойчивому развитию и технологическому прогрессу в стране.

Студент Алтайского ГАУ Максим Кертель стал победителем Конкурса молодых ученых «Созвездие Агротеха», ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 03:30, 18.12.2024, Россия	18
Подведены итоги финала Конкурса молодых ученых «Созвездие Агротеха», проводимого Россельхозбанком и Фондом «Сколково»

Шахматный турнир от Сообщества ВЫЗОВ состоялся на IV Конгрессе молодых ученых, https://vyzov23.ru/, 04:36, 12.12.2024, Россия	552
Молодежное сообщество ВЫЗОВ завершило работу на IV Конгрессе молодых ученых, который завершился 29 ноября. Все гости Конгресса, интересующиеся шахматами, продемонстрировали свои навыки и смогли выиграть призы

Ученые Пермского Политеха предложили модель для оптимизации гибки стальных листов, ПНИПУ, 04:36, 12.12.2024, Россия

551

В строительстве часто используют холодную гибку: металлу под давлением придают определенную форму без применения высоких температур. Однако если неправильно задать условия процесса, то можно получить некачественную деталь. Ученые Пермского Политеха предложили модель для оптимизации этого метода, что поможет подобрать лучшие режимы изготовления.