RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 10, 2026
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Выпуски

 / 

2025

 / 

март

←  →

Обзоры актуальных проблем


Современные и перспективные материалы для термобарьерных покрытий

† 
Институт химии твердого тела УрО РАН, ул. Первомайская 91, Екатеринбург, 620219, Российская Федерация

Газотурбинные двигатели широко используются в электроэнергетике и авиастроении. Для снижения экстремальных нагрузок высоких температур на элементы камеры сгорания используют термобарьерные покрытия (ТБП), которые представляют собой напыление из тугоплавкой керамики на жаростойкие никелевые сплавы, позволяющие значительно снизить температуру подложки. Важнейшим вызовом перед научным сообществом остаётся дальнейшее повышение эксплуатационной температуры газотурбинных двигателей для увеличения их эффективности. Традиционно в промышленности применяется диоксид циркония, стабилизированный иттрием, ввиду совокупности своих физико-химических свойств, таких как невысокая теплопроводность, умеренный коэффициент термического расширения, высокая термическая стойкость и твёрдость. Однако наличие фазового перехода, происходящего в стабилизированном оксидом иттрия диоксиде циркония (YSZ) при эксплуатационных температурах, делает невозможным дальнейшее повышение рабочих температур газотурбинных двигателей. Для решения возникшей проблемы привлекаются два основных подхода: дальнейшая модификация диоксида циркония (его допирование) и поиск новых альтернативных материалов. На текущий момент рассмотрен большой перечень всевозможных материалов, включая разнообразные сложные оксиды, такие как перовскиты (SrCeO3), пирохлоры (La2Zr2O7, флюориты (La2Ce2O7) и пр. Ни один из рассмотренных материалов в исходном виде не позволил заменить YSZ в газотурбинных двигателях. Для оптимизации свойств новых тугоплавких оксидов применяется допирование, граничным случаем которого является создание высокоэнтропийных материалов. Смешение пяти и более катионов в эквиатомном соотношении позволяет достичь чрезвычайно низких значений теплопроводности и повышенной термической стабильности высокоэнтропийной керамики, поэтому такие материалы считаются наиболее перспективными для получения термобарьерных покрытий газотурбинных двигателей нового поколения. Настоящий обзор посвящён рассмотрению основных материалов и высокоэнтропийных оксидов на их основе в качестве альтернатив YSZ.

Текст pdf (3,2 Мб)
English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.2024.07.039716
Адрес для корреспонденции:
Ключевые слова: термобарьерные покрытия, диоксид циркония, теплопроводность, высокоэнтропийные оксиды
PACS: 65.40.−b
DOI: 10.3367/UFNr.2024.07.039716
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2025/3/b/
001497810700002
2-s2.0-105003234662
2025PhyU...68..232S
Цитата: Шишкин Р А "Современные и перспективные материалы для термобарьерных покрытий" УФН 195 245–259 (2025)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

поступила: 27 декабря 2023, доработана: 5 июля 2024, 8 июля 2024

English citation: Shishkin R A “State-of-the-art and prospective materials for thermal barrier coatings” Phys. Usp. 68 232–245 (2025); DOI: 10.3367/UFNe.2024.07.039716

Список литературы (151) Статьи, ссылающиеся на эту (9) Похожие статьи (20) ↓

  1. Н.М. Аристова, С.В. Онуфриев, А.И. Савватимский «Термодинамические свойства нитрида циркония в конденсированном состоянии» УФН 194 1082–1094 (2024)
  2. А.И. Савватимский, С.В. Онуфриев, Н.М. Аристова «Исследование физических свойств тугоплавких карбидов металлов IV и V групп периодической таблицы Менделеева при быстром нагреве импульсом электрического тока» УФН 192 642–662 (2022)
  3. А.В. Дмитриев, И.П. Звягин «Современные тенденции развития физики термоэлектрических материалов» УФН 180 821–838 (2010)
  4. Г.М. Гуро «Характеристические времена электронных процессов в полупроводниках» УФН 72 711–740 (1960)
  5. Л.Н. Александров, Б.Я. Любов «Теоретический анализ кинетики распада пересыщенных твердых растворов» УФН 75 117–150 (1961)
  6. Д.Д. Сукачёв «Протяжённые квантовые сети» УФН 191 1077–1094 (2021)
  7. В.В. Бражкин «Ультратвёрдые наноматериалы: мифы и реальность» УФН 190 561–584 (2020)
  8. А.И. Савватимский, С.В. Онуфриев «Исследование физических свойств углерода при высоких температурах (по материалам экспериментальных работ)» УФН 190 1085–1108 (2020)
  9. А.В. Елецкий, И.М. Искандарова и др. «Графен: методы получения и теплофизические свойства» УФН 181 233–268 (2011)
  10. А.В. Елецкий «Транспортные свойства углеродных нанотрубок» УФН 179 225–242 (2009)
  11. А.И. Гусев «Эффекты нанокристаллического состояния в компактных металлах и соединениях» УФН 168 55–83 (1998)
  12. М.Б. Гитис «Беспорядок и порядок в длинноволновой высокотемпературной акустике (I): диэлектрики, полупроводники, проводники» УФН 162 (11) 43–110 (1992)
  13. О.А. Голикова «Квазиаморфные полупроводники» УФН 158 581–604 (1989)
  14. В.Ф. Коваленко, Э.Л. Нагаев «Фотоиндуцированный магнетизм» УФН 148 561–602 (1986)
  15. Ф. Лалоэ, М. Ледюк и др. «Оптическая поляризация ядер гелия-3» УФН 147 433–458 (1985)
  16. Э.Л. Нагаев «Ферромагнитные и антиферромагнитные полупроводники» УФН 117 437–492 (1975)
  17. С.Б. Кормер «Оптические исследования свойств ударно сжатых конденсированных диэлектриков» УФН 94 641–687 (1968)
  18. М.А. Мочалов, Р.И. Илькаев «Свойства неидеальной плазмы ударно-сжатых благородных газов и азота до 1 ТПа» УФН 195 939–961 (2025)
  19. И.В. Гончар, Г.С. Тимошин и др. «Микротрубочки — простейший биомеханический двигатель для расхождения хромосом при делении клетки» УФН 196 829–841 (2026)
  20. С.В. Демишев «Спин-флуктуационные переходы» УФН 194 23–47 (2024)

Список формируется автоматически.
© Успехи физических наук, 1918–2026
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение