«Эффект коктейля» для керамических покрытий
Керамика на основе карбида гафния и карбида циркония — класс материалов, которые отлично подходят для работы в условиях сверхвысоких температур и агрессивных сред. Они сочетают экстремальные термомеханические свойства с химической стабильностью. Однако широкому применению мешает склонность такого материала к катастрофическому окислению при температурах выше 500°C, в результате чего он деградирует. Чтобы предотвратить окисление, добавляют специальные примеси, благодаря которым на поверхности формируются плотные защитные, часто самовосстанавливающиеся оксидные плёнки. Но традиционное легирование зачастую ухудшает свойства основного карбида.
Сотрудники Томского политехнического университета работают над созданием принципиально новых многослойных покрытий, способных выдерживать сверхвысокие температуры в условиях агрессивной среды. Они остановились на концепции энтропийной стабилизации многокомпонентных карбидов. Этот процесс подразумевает повышение устойчивости материалов благодаря увеличению хаотичности их структуры (росту энтропии системы). Чтобы добиться «эффекта коктейля», нужно создать сплав минимум из пяти разных элементов — только тогда свойства каждого компонента смогут дополнить и усилить друг друга. Энтропийная стабилизация материала позволяет замедлить образование дефектов в структуре при высоких температурах, а также повышает его теплопроводность и механическую прочность.