Разработка высокотемпературных защитных покрытий на углеродсодержащие композиционные материалы применительно к особотеплонагруженным элементам конструкций авиакосмической и ракетной техники тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.09, кандидат технических наук Астапов, Алексей Николаевич

• Астапов, Алексей Николаевич
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Астапов, Алексей Николаевич

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Углеродсодержащие КМ как конструкционные материалы.

1.2. Требования к защитным покрытиям, работающим в сверхзвуковых потоках кислородсодержащих газов.

1.3. Однослойные жаростойкие покрытия на У КМ и методы их формирования.

1.4. Многослойные композиционные покрытия на УКМ и методы их формирования.'.

1.4.1. Стеклокерамические покрытия на основе силикатного стекла и тугоплавких соединений:.

1.4.2. Стеклокерамические покрытия, полученные реакционным синтезом тугоплавких соединений.

1.4.3. Покрытия на основе оксидной керамики.

1.4.4. Бескислородные реакционно-связанные покрытия.

1.4.5. Гетерофазные покрытия интерметаллического типа.

1.5. Обоснование цели и основных научно-технических задач.'.

2. РАЗРАБОТКА МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ И ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ПОДЛОЖКИ.

2.1. Выбор химической системы и компонентного состава базовых материалов для покрытий.

2.2. Принципы дополнительного легирования сплавов базовой системы 8КП81г-Мо812-В-У.

2.3. Технология приготовления материалов для нанесения покрытий

2.4. Обоснование'выбора подложки и изучение ее структурно-морфологических особенностей.

2.5. Выводы к главе 2.

3. ТЕХНОЛОГИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ НА УГЛЕРОДСО-ДЕРЖАЩИХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛАХ.

3.1. Исследование и разработка технологических режимов получения покрытий шликерно-обжиговым методом.

3.2. Исследование покрытий в свежесформированном состоянии.

3.3. Разработка способа формирования жаро- и эрозионностойких покрытий по безобжиговой технологии.

3.4. Выводы к главе 3.

4. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ОБРАЗЦОВ И МОДЕЛЕЙ ИЗ УКМ С

РАЗРАБОТАННЫМИ ПОКРЫТИЯМИ.

4.1. Сопротивление высокотемпературному окислению в условиях естественной конвекции воздуха.

4.2. Сопротивление высокотемпературной газовой коррозии и эрозии при взаимодействии с высокоэнтальпийными потоками воздушной плазмы.

4.2.1. Стендовые испытания разработанных покрытий в сверх- и гиперзвуковых потоках высокоэнтальпийной воздушной плазмы (ФГУП ЦАГИ).

4.2.2. Стендовые испытания разработанных покрытий в дозвуковых потоках высокоэнтальпийной воздушной плазмы (ИПМех РАН).

4.2.3. Стендовые испытания безобжиговых (ремонтных) покрытий в сверх- hi гиперзвуковых потоках высокоэнтальпийной воздушной плазмы

ФГУП ЦАГИ).

4.3. Исследование теплофизических и физико-механических свойств образцов из УКМ с разработанными покрытиями.

4.3.1. Излучательная способность покрытий.

4.3.2. Каталитическая активность покрытий.

413.3. Адгезионная прочность покрытий.

4.3.4. Влияние покрытий на механические свойства УКМ.

4.4. Рекомендации по использованию разработок в реальном секторе экономики. 166 4:5. Выводы к главе 4'.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка высокотемпературных защитных покрытий на углеродсодержащие композиционные материалы применительно к особотеплонагруженным элементам конструкций авиакосмической и ракетной техники»

Важнейшим направлением повышения тактико-технических и эксплуатационных характеристик многих изделий современной техники (авиакосмической, химической, металлургической, энергетической, ядерной и др. отраслей промышленности) является увеличение рабочих температур ответственных теплонагруженных деталей и узлов при сохранении или улучшении конкретных, в зависимости от предъявляемых к ним требований, физико-механических, теплофизических и пр. специальных свойств конструкционных материалов, из которых они изготавливаются. Даже наиболее жаропрочные из традиционно применяемых для теплонапряженных элементов конструкций авиакосмической техники и их двигательных установок конструкционных сплавов (Ni-Cr-Fe, Ni-Cr-Co и др. суперсплавы) не удовлетворяют современным требованиям к материалам техники новых поколений по характеристикам жаропрочности, жаростойкости, предельным рабочим температурам, эрозионной стойкости и др.

Внимание разработчиков привлекают значительно более жаропрочные конструкционные материалы — сплавы на основе тугоплавких металлов (Nb, Та, Mo, W), высокотемпературные (в/т) керамические, металлокерамические материалы, углеродсодержащие композиционные материалы (УКМ). Однако использование этих материалов существенно сдерживается их крайне низкой (тугоплавкие металлы и сплавы на их основе, С-С КМ), либо недостаточной (C-SiC КМ, SiC-SiC КМ, в/т керамики) жаростойкостью* в в/т кислородсодержащих средах, особенно в средах с высокой химической агрессивностью окислительных компонентов - высокоскоростных потоках диссоциированного и ионизированного воздуха, продуктов^ сгорания авиационных и ракетных топлив и пр. Применение их возможно только со специальными защитными покрытиями, над созданием которых работают специалисты ведущих стан мира, начиная с 50-г 60-х годов прошлого столетия. Несмотря на целый ряд-успешных разработок по обеспечению защиты выше названных конструкционных материалов от в/т газовой коррозии, решение проблемных вопросов1 в этой области далеко от завершения. Практически все разработки обеспечивают с той или иной эффективностью решение отдельных задач при защите конкретного материала от в/т окисления и в большинстве случаев не могут быть использованы для защиты других жаропрочных материалов, равно как.и для других условий-их эксплуатации. В связи с этим продолжающиеся как в России, так и за рубежом научно-прикладные исследования в рамках решения, целого ряда проблемных задач,в рассматриваемой области относятся к актуальным и приоритетным на современном этапе. Среди них чрезвычайно остро стоят задачи обеспечения несущей способности наиболее теплонагруженных элементов конструкций из УКМ изделий непродолжительно или одноразово эксплуатируемой техники новых поколений, таких как гиперзвуковые летательные аппараты (ГЛА), прямоточные и гиперзвуковые воздушно-реактивные двигатели (ПВРД и ГПВРД), многие изделия ракетной техники.

Характерными особенностями работы наиболее теплонапряженных элементов конструкций ГЛА [1, 2] и особенно ГПВРД [3, 4] являются нестационарность одновременного воздействия на их поверхность (носовые конусы, кромки крыльев, обтекатели, теплозащитные экраны, пилоны, сопла, камеры сгорания и др.) механических нагрузок и в/т сверх- и гиперзвуковых высокоэнтальпийных (в/э) потоков кислородсодержащих газов (воздуха, продуктов сгорания высококалорийных топлив). При этом, наряду с крайне высокими рабочими температурами на поверхности деталей — Ти, не ниже 1700° С и тенденцией к непрерывному их росту (в связи с развитием техники), в нестационарных потоках весьма вероятны кратковременные забросы температур выше расчетных значений. Гиперзвуковые потоки кислородсодержащей плазмы, отличаются большой агрессивностью из-за высокой степени- их диссоциации и наличия зон с повышенными градиентами скоростей и давлений газового потока. Для этих условий не полностью решены вопросы, связанные с охлаждением теплонагружен-ных элементов конструкций двигательных установок (ДУ). В отличие от традиционных двигателей (жидкостных, ракетных, газотурбинных, ПВРД) принудительное охлаждение окислителем в ГПВРД неэффективно из-за недостаточного хладоресурса как у топлива, так и у воздуха. Создание же неохлаждаемых конструкций неразрывно связано с использованием в качестве конструкционных особожаропрочных материалов и, следовательно, - с необходимостью обеспечения-их защиты от в/т газовой коррозии и эрозионного уноса в выше названных жестких условиях эксплуатации. Тактико-технические данные ГЛА, возвращаемых на Землю, и гиперзвуковых изделий ракетной техники также в значительной мере зависят от применяемых особожаропрочных материалов и эффективности их защиты в условиях эксплуатации. В сильной ударной волне перед носком гиперзвуковых аппаратов воздух подвергается диссоциации и частичной ионизации, агрессивность и окислительная способность обтекающего аппарат диссоциированного потока резко возрастают, и, как следствие, существенно интенсифицируются процессы в/т газовой коррозии и эрозии поверхности конструкционных материалов. Протекающие при этом физико-химические процессы приводят к возрастанию потока окислителя к поверхности и увеличению температуры конструкционной стенки, а также негативно влияют на аэродинамические характеристики всего ГЛА. Расчетные рабочие температуры на поверхности элементов конструкций, работающих в таких условиях эксплуатации, лежат в пределах не ниже Г„. = 1400-И 800° С. Поскольку реальная температура на поверхности существенно зависит от характеристик ее излучательной способности и каталитической активности, а также от морфологических особенностей строения и способности материала к самозалечиванию случайных технологических и эксплуатационных дефектов, противоокислительные покрытия должны, наряду с окалиностойкостыо, обладать рядом функциональных свойств.

Для анализа .работоспособности известных защитных покрытий и постановки основных задач исследования в настоящей диссертационной работе используется модель единой конструкционной стенки, представляющая собой многослойный пакет «УКМ - защитные покрытия». Каждый его слой предназначен для выполнения одной или нескольких функций, диктуемых условиями эксплуатации, обеспечивая в целом заданные каталитические и излу-чательные свойства поверхности, жаро- и эрозионную стойкость покрытия, способность его к самозалечиванию случайных дефектов, барьерные свойства по отношению к встречной диффузии элементов покрытия и УКМ, гидрофобные и др. необходимые свойства всего пакета практически без изменения несущей способности защищаемого конструкционного УКМ. Многослойная модель позволяет варьировать набором требуемых свойств у конструкционной, стенки за счет рационального выбора основного материала и изменения количества и состава наносимых слоев покрытий.

Среди альтернативных по жаропрочности конструкционных материалов для рассматриваемых элементов конструкций приоритетное место занимают УКМ классов С-Э^С и БЮ-ЯЮ, обладающие уникальным сочетанием свойств: высокими характеристиками удельной прочности и жесткости, сохраняющимися (или даже возрастающими с повышением температуры) вплоть до Тк - 2000-^2500° С; несклонностью к ползучести; низкими коэффициентами термического расширения и пр. Это дает возможность использовать различные жаропрочные УКМ, при условии эффективной защиты их поверхности, в проектируемых изделиях новой авиакосмической и ракетной техники.

Анализ научно-технической литературы с глубиной поиска более 30 лет (раздел 1.3 — 1.5) и результаты собственных предварительных исследований [5, 6] показывают, что покрытия на основе карбида кремния, традиционно применяемые для защиты УКМ, способны обеспечить кратковременную защиту от окисления при температурах, не превышающих 1600-1700° С, т.к. при'более высоких температурах происходит разложение БК?. Но и указанный температурный предел является лишь теоретическим, поскольку диффузионное взаимодействие в системе «УКМ - БЮ покрытие - кислородсодержащая среда» и практически всегда имеющиеся в покрытии технологические и эксплуатационные микро- и макродефекты существенно снижают как температурные пределы, так и эффективность их защитного действия в целом, даже в допустимом для конкретных условий эксплуатации температурном интервале. В качестве в/т противоокислительных покрытий также используются различные композиции, содержащие тугоплавкие соединения - силициды, карбиды, бориды, оксиды ряда металлов (Zr, Hf, Ti, Та и др.) и неметаллические структурные составляющие в виде тугоплавких силикатов, стекол (чаще всего боросиликатных) и др. Результаты стендовых испытаний этих покрытий в до- и сверхзвуковых в/э кислородсодержащих потоках воздуха показывают, что температурный предел их защитного действия, как правило, не превышает Tw < 1650-1750° С. При этом, они не способны обеспечить эффективную защиту деталей с переменной кривизной (неплоские элементы конструкций), в окрестностях острых кромок и областях интерференции скачков уплотнения. Предлагаемые как особо эффективные цирконий- и гафнийсодержащие покрытия при приближении температур на поверхности к Tw = 1750-4800° С утрачивают способность переизлучать в окружающее пространство большую часть теплового потока из-за резкого снижения степени их черноты, что приводит к практически мгновенному неконтролируемому разогреву поверхности, сопровождающемуся «кипением» покрытиями его разрушением. Это сводит к минимуму надежность указанных покрытий, особенно в условиях эксплуатации, когда велика вероятность кратковременных забросов температур выше расчетных значений.

В диссертационной работе в качестве приоритетного выбрано направление исследований по созданию многоуровневой системы защиты УКМ [7-9, 141] путем разработки гете-рофазных материалов для покрытий, способных к самоорганизации в процессе технологического цикла формирования из них покрытий или в процессе их эксплуатации в /7-ое количество функциональных слоев, обеспечивающих свойства, которые отсутствуют у защищаемого конструкционного материала. Характерным примером разработок в этой области может служить в/т сложнолегированное защитное покрытие марки МАИ Д5, разработанное в Московском авиационном институте под руководством профессора B.C. Терентьевой на основе кремниевого угла системы Si-TiSi2-MoSi2 [10-12]. Сотрудники ее научной группы, в т.ч. автор диссертации, продолжают проводить исследования в рамках этого направления по совершенствованию покрытий этого класса, созданию новых составов многофункциональных защитных покрытий и способов их нанесения на различные, в т.ч. углеродсодержащие, конструкционные материалы [5, 6,145-149, 151,152,162, 163, 165,166, 170].

Объектом исследования' настоящей диссертационной работы является разработка эффективной'системы защиты особотеплонагруженных элементов, конструкций авиакосмической и ракетной техники, выполненных из жаропрочных УКМ от высокотемпературной газовой коррозии и эрозионного уноса, включающая разработку состава жаро- и эрозионно-стойкого защитного покрытия, способа и технологических режимов его формирования на жаропрочных УКМ класса C-SiC шликерно-обжиговым методом, а также разработку безобжигового способа формирования покрытия для защиты стыковочных поверхностей крупногабаритных конструкций и для ремонта поврежденных участков покрытия, дефектов поверхности защищаемого материала элементов конструкций выше названной техники.

Целью работы является разработка состава высокотемпературного жаро- и эрозион-ностойкого покрытия, способа и технологических режимов его формирования на УКМ класса C-SiC применительно к особотеплонагруженным элементам конструкции авиакосмической и ракетной техники (TJIA и ГПВРД), работающим в условиях нестационарного воздействия высокоэнтальпийных сверх- и гиперзвуковых потоков кислородсодержащей плазмы высокой химической активности при температурах на конструкционной стенке Г„. = 170СН-18000 С (с возможными кратковременными скачками температур вплоть до Тп =2100° С) не менее 200 с.

В основу разработки положен оригинальный концептуальный подход к созданию эффективной системы защиты конструкционных материалов, работающих в выше названных условиях эксплуатации, с помощью гетерофазных покрытий синергетического типа, предложенный профессором B.C. Терентьевой [7-9, 141]. Этот подход базируется на выборе рациональной физико-химической модели работы покрытия, учитывающей и нивелирующей основные источники разрушения поверхности газовым потоком, связанные с конвективным потоком окислителя под действием турбулентного переноса в пограничном слое и под действием градиента давления. Опираясь на типизацию общих задач и условий функционирования наиболее теплонагруженных элементов конструкций современных ГЛА, ГПВРД и изделий новых поколений, этот подход и предложенная в [7-9, 141] методология его реализации позволяют создавать защитные покрытия нового класса на основе сложнолегированных си-лицидных систем [10-12]. Среди них покрытия-системы Si-Ti-Mo-легирующий элемент (В, Y, Al, Zr, Hf, Nb, V, W, Cr, Fe, Mn и пр.).

Последующие исследования разработанных покрытий в различных условиях, имитирующих работу реальных изделий, и опыт их практического использования при защите полнонатурных деталей из УКМ подтвердили, с одной стороны, их работоспособность в достаточно жестких условиях входа космических летательных аппаратов (KJIA) в плотные слои атмосферы [141], а с другой — выявили ряд недостатков [145, 146], устранение которых необходимо для достижения главной цели, поставленной в диссертационной работе. А именно: необходимо уточнение фазового состава базового материала для покрытий системы Si-Ti-Mo-легирующий элемент с позиций расширения технологических возможностей формирования из него эффективных жаро- и эрозионностойких защитных покрытий на УКМ широкого номенклатурного перечня. Необходимо совершенствование структурно-фазового состава материала покрытия с позиций усиления каркасной структуры покрытия с целью повышения его эрозионной стойкости без потери характеристик жаростойкости. Требуется также совершенствование способа и технологических режимов нанесения покрытий по шли-керно-обжиговой технологии в целях повышения воспроизводимости их свойств, а также разработка нового способа формирования покрытий по безобжиговой технологии, позволяющего обеспечить их ремонтноспособность.

Обобщая выше сказанное, можно заключить, что достижение поставленной цели включает необходимость решения ряда научно-технических задач, среди которых можно выделить следующие:

- изучение состояния вопроса и критический анализ имеющихся в открытой печати сведений в области защиты от в/т газовой коррозии и эрозии жаропрочных углеродсодержащих композиционных материалов;

- обоснование выбора химической системы и определение ее концентрационной области для разработки жаростойких защитных покрытий на особотеплонагру-женные элементы конструкций ГЛА и ГПВРД, эксплуатационные условия которых определены в цели диссертационной работы;

- разработка химического и компонентного состава жаростойкого гетерофазного материала для формирования из его порошков тонкослойных защитных покрытий на УКМ, обеспечивающих необходимый комплекс физико-химических и эксплуатационных свойств (не ниже заявленных в цели работы);

- разработка способа и технологических режимов формирования качественных тонкослойных жаро- и эрозионностойких защитных покрытий! на УКМ из разработанного материала с использованием шликерно-обжигового метода;

- разработка безобжигового способа восстановления (ремонта) поврежденных участков защитных покрытий, сформированных на различных углеродсодержащих композиционных материалах;

- исследование физико-химических и технологических свойств образцов из УКМ с разработанными покрытиями, а также изучение предельных режимов их кратковременной работы в условиях, имитирующих поставленные в цели диссертационной работы, в целях выработки рекомендаций по применению.

Следует подчеркнуть, что работы в области защиты УКМ являются чрезвычайно актуальными и входят в перечень первоочередных задач современного авиационного материаловедения и технологии, поскольку от их решения в существенной мере зависит как прогресс в авиакосмической и ракетной технике, двигателестроении и смежных областях промышленности в целом, так и получение ряда инновационных теоретико-прикладных разработок в области материаловедения. Значимость работ в области разработки составов, способов и технологических процессов формирования жаростойких защитных покрытий для теплонагруженных элементов конструкций из жаропрочных материалов отражается в ряде специальных документов. В частности, задачи решаемые в рамках данной работы, охватывают несколько разделов в перечнях «Приоритетные направления развития науки, технологий и техники РФ» и «Критические технологии РФ», утвержденных 21.05.2006 г. приказом Президента РФ (Пр-842, Пр-843). Среди них: по приоритетным направлениям - соответствующие пункты в разделах «Транспортные, авиационные и космические системы» и «Индустрия наносистем и материалов», а по критическим технологиям — пункты в разделах «Технологии создания новых поколений ракетно-космической, авиационной и морской техники», «Технологии создания энергоэффективных двигателей и движителей для транспортных систем», «Нанотехнологии и наноматериалы», «Технологии создания и обработки композиционных и керамических материалов», «Базовые и критические военные, специальные и промышленные технологии». Проводимые исследования в рамках данной работы в полной мере соответствуют научным и научно-прикладным задачам, сформулированным в Федеральной космической программе России на 2006 — 2015 гг. Ряд исследований выполнен в рамках реализации Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 - 2013 годы (Государственные контракты № П584 от 05.08.2009 г. и № 16.740.11.0084 от 01.09.2010 г.), а также при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (код проектов № 08-01-13507 офиц, № 09-01-05011-6, № 10-01-05018-6, № 11-01-05001-6) и Гранта конкурса «У.М.Н.И.К.» (Государственный контракт № 7367р /10218 от 28.12.2009 г.).

ГЛАВАХ

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

В целях изучения состояния дел в области защиты от высокотемпературной газовой коррозии и эрозии УКМ в кислородсодержащих средах проведен критический анализ открытой научно-технической и патентной литературы с глубиной поиска 30 лет.

Объектом обзора литературных источников являлись в/т жаростойкие покрытия и способы их формирования на жаропрочных УКМ различных классов (С-С, С-БЮ, БЮ-БЮ) и графите, предназначенные для работы в условиях кислородсодержащих сред (воздуха, продуктов сгорания высококалорийных топлив) при температурах не ниже 1500° С. Особое внимание обращалось на покрытия, способные защитить УКМ от окисления и обеспечить низкие значения их эрозионного уноса при работе в скоростных в/т воздушных потоках, в т.ч. в сверх- и гиперзвуковых в/э потоках кислородсодержащей плазмы.

Ниже приведены наиболее значимые достижения в этой области, выполненные в России и за рубежом, которые в той или иной мере заслуживают внимания. Они позволяют судить как об общем состоянии вопроса в области противоокислительной и антиэрозионной защиты УКМ с помощью покрытий разных классов (по характеру и составу материала защитных слоев, способам их формирования и др.), так и о частных его решениях.

В целях рационального выбора подложки для экспериментов и грамотного подхода к разработке способа формирования покрытий, разрабатываемых в рамках диссертационной работы, проведен также критический анализ УКМ отечественных производителей.

Заключение диссертации по теме «Материаловедение (по отраслям)», Астапов, Алексей Николаевич

4.5. Выводы к главе 4

1. Проведена экспериментальная проверка работоспособности конструкционной стенки «УКМ - защитное покрытие (МАИ Д5У, МАИ М1, МАИ М2, МАИ МЗ)» в условиях постепенного (поэтапного) усложнения режимов внешнего воздействия кислородсодержащей среды, которое характеризуется возрастанием коэффициента тепломассообмена: от а/Ср ~ 0,1 кг/(м2-с) — при естественной конвекции воздуха —> а/Ср ~ 0,4*1,2 кг/(м2-с) — для плоских элементов конструкций в условиях взаимодействия с потоком плазмы —».а/Ср ~ 6 кг/(м2с) — для носовых конусов, затупленных кромок крьша —> а/Ср ~ 6*15 кг/(м2с) — для острых кромок (пилоны, клинья, конуса и др.) и областей интерференции скачков уплотнения. Определены температурно-временные пределы работоспособности покрытий.

2. Результаты изучения сопротивления в/т окислению покрытий МАИ Д5У, МАИ М1, МАИ М2, МАИ МЗ в спокойном'воздухе (а/Ср ~ 0,1 кг/(м2-с)) показали, что с позиции оценки жаростойкости они одинаково работоспособны в составе конструкционной,стенки «УККМ'«Гравимол» — защитное покрытие» при У'„, = 1300*1400° С — не менее 100 ч и при Т^ = 1500° С — не менее 10 ч. Скорость их окисления после формирования газонепроницаемой защитной оксидной пленки подчиняется!логарифмической зависимости и составляет (3,7*5,3)-10~' кг/м2-ч и (1,0* 1,5)-КГ2 кг/м2-ч соответственно.

3. Изучены структура, состав и морфологические особенности оксидных пленок. Впервые показано, что образующиеся на поверхности покрытий систем. 81-Т1812-Мо812-В-У, 8ь'П812-Мо812-В-У-81С защитные пленки - аморфного кремнезема двухфазные, представляющие собой участки нелегированного 8Юг, равномерно распределенные в< непрерывной области-легированного Тг, Мо, Са и У стекла.

4. Подтверждены работоспособность, и высокое сопротивление эрозионному уносу покрытий МАИ Д5У и МАИ МЗ в условиях функционирования-теплонагруженных элементов конструкций изделий авиакосмической техники при>циклическом нагреве поверхности с термоударом потоком воздушной5плазмы с а/Ср ~ 0,4*1,2 кг/(м2-с). Это связано с уникальной способностью к самозалечиванию дефектов (микротрещин), образующихся в покрытиях при термоциклировании, подвижным расплавом эвтектической структурной составляющей, удерживаемой в микрокомпозиционной 'структуре покрытий тугоплавким каркасом, и способностью к сверхбыстрому восстановлению на поверхности защитных оксидных пленок на основе аморфного кремнезема.

5. В результате исследования защитной способности покрытий МАИ Д5У и МАИ МЗ в условиях моделирования более интенсивного тепломассообмена (а/Ср ~ 6 кг/(м2-с)) между гиперзвуковыми в/э потоками воздушной плазмы и поверхностью конструкционной стенки установлена их работоспособность в широком диапазоне температур Г„,: от 1700+1750° С до 1950+2000° С (не менее 60+80 с) при возможных забросах до 2250+2300° С (10+15 с). При указанных кратковременных скачках температур в области экстремальных значений разгара конструкционной стенки не наблюдается.

6. Установлены предельные температуры и время эксплуатации конструкционной стенки с покрытиями МАИ Д5У и МАИ МЗ в условиях, моделирующих взаимодействие гиперзвуковых потоков воздушной плазмы с поверхностью покрытий при а/Ср ~ 6+15 кг/(м -с) и значительными сдвиговыми напряжениями, что в полной мере соответствует расчетным условиям работы наиболее теплонагруженных элементов конструкций авиакосмической и ракетной'техники новых поколений.

7. На основании комплексных многопараметрических стендовых испытаний в условиях нестационарного воздействия в/э сверх- и гиперзвуковых потоков диссоциированного воздуха с коэффициентами тепломассообмена а/Ср вплоть до 15 кг/(м2,с) установлена гарантированная работоспособность рекомендуемых к внедрению покрытий:

- МАИ Д5У — при = 1800° С в течение не менее 200 с, что соответствует достижению поставленной в работе цели;

- МАИ МЗ — приТ«. = 1800° С в течение не менее 400'с, что вдвое превышает время работы, заданное в цели.

Оба покрытия допускают возможные кратковременные забросы (скачки) температур вплоть до Г„. = 2000+2100° С в течение не менее 20 с.

8. Подтверждена работоспособность покрытия МАИ МЗ в дозвуковых в/э потоках диссоциированного воздуха, имитирующих процессы термохимического взаимодействия-гиперзвуковых потоков с окрестностью критической точки на поверхности покрытия, в условиях, превышающих (Гн, > 1800° С, г ~ 300 с) температурно-временные режимы, заданные в цели диссертационной работы. Впервые получены спектры излучения пограничного слоя покрытия МАИ МЗ, позволяющие судить о вкладе в механизм уноса массы образующихся летучих оксидов, а также «каталитической» сублимации, связанной с выделением дополнительной энергии при гетерогенной рекомбинации атомов на поверхности покрытия в потоке плазмы.

9. Положительные результаты стендовых испытаний безобжиговых покрытий

МАИ Д5У-Р, МАИ МЗ-Р в потоках воздушной плазмы, имитирующих различные условия входа КЛА в плотные слои атмосферы, позволяют рекомендовать использовать их для восстановления поврежденных участков разработанных жаро- и эрозион-ностойких обжиговых покрытий, а также, при необходимости, для создания дополнительной защиты деталей и узлов из углеродсодержащих и теплоизоляционных конструкционных материалов, не обладающих достаточной стойкостью к в/т окислению и эрозионному уносу в рассматриваемых в диссертационной работе условиях.

10. Получены характеристики ряда теплофизических и физико-механических свойств покрытия МАИ МЗ на УККМ класса С-БЮ:

- интегральная излучательная способность е, = 0,7±0,05 при Т= 1000+1600° С;

- монохроматическая излучательная способность на длинах волн Я= 0,648; 0,804 и 5,1 мкм при Т^ = 900+1600° С изменяется немонотонно в пределах ел= 0,7±0,06;

- константа скорости гетерогенной рекомбинации атомов — 1+3 м/с при Т„ = 1100+1800° С;

- для защищенных покрытием образцов (из УККМ «Гравимол») <тв= 53,14±4,869 МПа, ^=4,83^0,648 %, для образцов без покрытий 51,325± 1,95 МПа, еш = 4,291 ±0,425 %.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Предложена уточненная методология процесса разработки защитных покрытий, скорректированная в части выделения комплекса основных требований и, следовательно, типизации задач формирования покрытий по существенно более жестким совокупным параметрам теплового и силового нагружения защищаемых деталей из УКМ, а также в части доработки известной схематической модели микрокомпозиционного покрытия с позиции укрепления скелетообразующих структурных составляющих.

2. На основании обобщения экспериментальных данных в области изучения структуры, фазового состава' и жаростойкости сплавов системы БьТ^г-Мх^г построена диаграмма «состав-жаростойкость» (= 1300° С, т = 100 ч) с уточненной концентрационной* областью составов, отвечающих доработанной схематической модели. Выход за пределы этой области приводит к потере оптимального соотношения дисилицид-ных фаз и кремнийсодержащей эвтектики.

3. Разработан в качестве базового материала для покрытий рациональный состав сплава системы 81-Т1812-Мо812, дополнительно легированный бором и иттрием в целях повышения его функциональных свойств. Ему присвоена марка МАИ-Д5У. Обоснованы необходимость усиления его каркасной структуры и выбор для этих целей НК 8Ю, которые наилучшим образом отвечают основным требованиям, предъявляемым к компонентам-модификаторам, с позиции сохранения структурно-морфологических особенностей базового сплава и механизма работы сформированных из него покрытий в составе единой конструкционной стенки с УКМ в условиях эксплуатации, обозначенных в цели диссертационной работы.

4. Установлены рациональные границы легирования сплава МАИ Д5У нитевидными кристаллами 8Ю, в пределах которых сохраняется жаростойкость, свойственная покрытиям системы 81-Т1812-Мо812-В-У, сохраняется» их фазовый состав (добавляется лишь фаза (3-81С) и обеспечивается микрокомпозиционная дендритно-ячеистая структура, существенно усиленная НК. Разработаны новые материалы системы 81-Т1812-Мо812-В-У-81С, которым присвоены марки. МАИ М1, МАИ М2 и МАИ МЗ:

5. Разработан поэтапный технологический процесс получения новых материалов МАИ Д5У, МАИ М1, МАИ М2, МАИ МЗ в виде порошков оптимальной для формирования из них шликерных покрытий грануляции. На основании проведенных прикладных исследований установлены рациональные технологические режимы реализации каждого из этапов на стандартном оборудовании.

6. Разработан сквозной технологический процесс формирования- из разработанных порошковых материалов жаростойких защитных покрытий на УКМ классов С-С, С-БЮ методом шликерно-обжигового наплавления, а также рациональные режимы каждого из его этапов. Обоснован выбор в качестве связующего в шликерных суспензиях органического раствора тяжелых и легких эфиров в нитроцеллюлозе («биндер»). Установленные технологические режимы обеспечивают формирование из шликерных слоев качественных компактных защитных покрытий без существенных изменений фазового состава и микрокомпозиционной структуры наносимых материалов. Сформированным покрытиям присвоены марки, аналогичные наносимым материалам: МАИ Д5У, МАИ М1, МАИ М2, МАИ МЗ.

7. Разработаны составы, способ и технологические режимы формирования на УКМ из разработанных порошковых материалов безобжиговых тонкослойных защитных покрытий. В качестве связующего в-шликерных суспензиях аргументированно выбран золь кремниевой кислоты, позволяющий использовать структурно неупорядоченную (аморфную) фазу кремнезема в золе и ее устойчивость к кристаллизации для получения качественных жаростойких покрытий, исключая операцию в/т отжига. Заключительная стадия формирования покрытий протекает в процессе в/т эксплуатации изделий. Покрытиям присвоены марки, аналогичные наносимым материалам: МАИ Д5-Р, МАИ Д5У-Р, МАИМ1-Р, МАИ М2-Р, МАИ МЗ-Р. Разработка успешно используется В; ЦАГИ в технологических целях, что подтверждено актом о внедрении (от 18.03.2011 г.). На способ восстановления высокотемпературного кремнийсодержаще-го защитного покрытия на жаропрочных конструкционных материалах подана заявка на патент (№ 2010132004 от 29.07.2010 г.) и получено положительное решение (от 09.08.2011 г.) на его выдачу.

8. Изучены структура, состав и морфологические особенности оксидных пленок. Впервые показано, что образующиеся на поверхности покрытий систем 8ьТ1812-Мо812-В-У, ЗьТ^г-МоЗхг-В-У-БЮ защитные пленки аморфного кремнезема двухфазные, представляющие собой участки нелегированного 8Юг, равномерно распределенные в непрерывной области легированного Тл, Мо, Са и У стекла.

9. Проведена экспериментальная проверка работоспособности конструкционной стенки «УКМ - защитное покрытие (МАИ Д5У, МАИ М1, МАИ М2, МАИ МЗ)» в условиях постепенного (поэтапного) усложнения режимов внешнего воздействия кислородсодержащей среды, которое характеризуется возрастанием коэффициента тепломассообмена: от а/Ср ~ 0,1 кг/(м2 с) - при естественной конвекции воздуха —> а/Ср ~ 0,4-1,2 кг/(м2 с) — для плоских элементов конструкций в условиях взаимодействия с потоком плазмы —> а/Ср ~ 6 кг/(м -с) — для носовых конусов, затупленных кромок крыла —» а/Ср ~ 6-15 кг/(м -с) — для острых кромок (пилоны, клинья, конуса и др.) и областей интерференции скачков уплотнения. Определены температурно-временные пределы работоспособности покрытий.

10. На основании комплексных многопараметрических стендовых испытаний в условиях нестационарного воздействия в/э сверх- и гиперзвуковых потоков диссоциированного воздуха с коэффициентами тепломассообмена а/Ср вплоть до 15 кг/(м2-с) установлена гарантированная работоспособность рекомендуемых к внедрению покрытий:

- МАИ Д5У — при 71,, = 1800° С в течение не менее 200 с, что соответствует достижению поставленной в работе цели;

- МАИ МЗ — при Тч = 1800° С в течение не менее 400 с, что вдвое превышает время работы, заданное в цели.

Оба покрытия допускают возможные кратковременные забросы (скачки) температур вплоть до Ти, - 2000-2100° С в течение не менее 20 с.

11. Подтверждена работоспособность покрытия МАИ МЗ в дозвуковых в/э потоках диссоциированного воздуха, имитирующих процессы термохимического взаимодействия гиперзвуковых потоков с окрестностью критической точки на поверхности покрытия, в условиях, превышающих (Г„ > 1800° С, г ~ 300 с) температурно-временные режимы, заданные в цели диссертационной работы. Впервые получены спектры излучения пограничного слоя покрытия МАИ МЗ, позволяющие судить о вкладе в механизм уноса массы образующихся летучих оксидов, а также «каталитической» сублимации, связанной с выделением дополнительной энергии при гетерогенной рекомбинации атомов на поверхности покрытия в потоке плазмы.

12. Положительные результаты стендовых испытаний безобжиговых покрытий МАИ Д5У-Р, МАИ МЗ-Р в потоках воздушной плазмы, имитирующих различные условия входа КЛА в плотные слои атмосферы, позволяют рекомендовать использовать их для восстановления поврежденных участков разработанных жаро- и эрозион-ностойких обжиговых покрытий, а также, при необходимости, для создания дополнительной защиты деталей и узлов из углеродсодержащих и теплоизоляционных конструкционных материалов, не обладающих достаточной стойкостью к в/т окислению и эрозионному уносу в рассматриваемых в диссертационной работе условиях.

Таким образом, поставленная в диссертационной работе цель и сформулированные для ее достижения научно-технические задачи выполнены в полном объеме. Положительные результаты научно-прикладных исследований позволили рекомендовать использовать их в реальном секторе экономики. Результаты могут быть использованы при разработке и проектировании изделий авиакосмической и ракетной техники нового поколения ведущими отечественными предприятиями специального назначения: ОАО ТМКБ «Союз» (г. Лыткарино), ОАО ГосМКБ «Радуга» им. А.Я. Березняка (г. Дубна), ОАО ВПК «НПО Машиностроения» (г. Реутов), ФГУП «Исследовательский центр им. М.В. Келдыша» (г. Москва), РКК «Энергия» им. С.П. Королева (г. Королев), ФГУП «Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева» (г. Москва).

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Астапов, Алексей Николаевич, 2011 год

1. Семенов Ю.П., Лозино-Лозинский Г.Е., Лапыгин В.Л., Тимченко В.А. и др. Многоразовый орбитальный корабль «Буран» / Под. ред. Семенова Ю.П. и др. — М.: Машиностроение, 1995.-448 с.

2. Гофин М.Я. Жаростойкие и теплозащитные конструкции многоразовых аэрокосмических аппаратов. — Тверь: ОАО «Тверской полиграфический комбинат», 2003. — 672 с.

3. Курзинер Р. И. Реактивные двигатели для больших сверхзвуковых скоростей полета. Основы теории. — М.: Машиностроение, 1977. — 216 с.

4. Терентъева B.C. Принципы создания жаростойких покрытий силицидного типа для защиты ниобиевых сплавов от окисления // Жаропрочные и жаростойкие металлические материалы: Физико-химические процессы создания. — М.: Наука, 1987. — С. 106 — 119.

5. Терентъева B.C. Концептуальная модель многоуровневой защиты углеродных материалов II Поверхностный слой, точность, эксплуатационные свойства и надежность деталей машин и приборов. Материалы семинара. М.: МДНТП, 1990. - С. 38 -43.

6. Касаткин A.B., Терентъева B.C. Научные принципы создания высокотемпературных защитных покрытий многофункционального назначения на жаропрочных материалах // Коррозия: материалы, защита. — М., 2007. № 8. - С. 9 — 17.

7. Patent US 005677060A C23G 26/00. Method for protecting products made of a refractory material against oxidation, and resulting protected products // Terentieva V.S., Bogachkova O.P., Goriatcheva E.V. Date of Patent: Oct. 14, 1997.

8. Костиков В.И., Проценко А.К., Колесников С.А., Кравецкий Г.А. Углерод-углеродные материалы для высокотемпературных узлов в авиакосмической технике // Авиакосмическая техника и технология. — 2007, №1. — С. 18 — 27.

9. Hiroshi Hatta, Yosuo Kogo, Toshio Yarii. Oxidation Behavior of SiC Coated Carbon/Carbon Composites // COMPOSITES"95. 1995. -№ 5. - Pp. 167 - 174.

10. Пат. 2201893 Российская Федерация, МПК7 С01В31/00, С04В35/52. Композиционный материал // Щурик А.Г., Лапин Е.В., Удинцев П.Г., Чунаев В.Ю.; заявитель.и патентообладатель ФГУП «Институт термохимии». № 2000123974/12; заявл. 19.09.2000; опубл. 10.04.2003.

11. Пат. 2203218 Российская Федерация, МПК7 С01В31/00, С04В35/52. Композиционный материал // Щурик А.Г., Чунаев В.Ю:, Удинцев П.Г.; заявитель и патентообладатель ФГУП «Институт термохимии». № 2000123978/12; заявл. 19.09.2000; опубл. 27.04.2003.

12. Кравецкий Г.А., Родионова В.В:, Дворянчиков Ю.М., Колесников С.А. Углерод-керамические композиционные материалы с защитными эрозионно-стойкими покрытиями // Новые огнеупоры. М., 2007. - № 2. - С. 47-53.26. http://www.advtech.ru/niigrafit/prod.htm/

13. Щурик А.Г. Искусственные углеродные материалы. — Пермь: Типография Пермского государственного университета, 2009. — 342 с.

14. Соколов А.И., Проценко А.К., Колесников С.А. Многомерно армированные углерод-углеродные композиционные материалы // Новые промышленные технологии. — М., 2009.-№3.-С. 29-36.29. http://kompozit-mv.ru/rus/

15. Cullerier J.L. The carbon/carbon story: from rocket propulsion to high-performance brakes // GEC ALSTHON techn. rev. 1991, № 8. - Pp. 23 - 34.

16. Lacombe A., Bonnet C. Ceramic matrix composites, key materials for future space plane technologies //AIAA Pap. -1990, № 5208. Pp. 1 - 14.

17. Caso A., Huet P., Tramier P. C. A new SiC-SiC composite as low-activation structural material // Proc. SiC.SiC composites workshop, JCR: Ispra (I).- 28-29 October, 1996.

18. Кинджери В Д. Измерения при высоких температурах. — Пер. с англ. — М.: Металлур-гиздат, 1963.-466 с.

19. Лебедев П.Д., Смолин А.Г., Терентьева B.C., Холодков Н.В. Работоспособность материалов с покрытиями-в высокоэнтальпийных окислительных газовых потоках // Известия Академии наук СССР. Металлы. — М., 1988, № 5, С. 157 164.

20. Аппен А.А. Температуроустойчивые неорганические покрытия. — Л.: Изд-во «Химия», 1976.-296 с.

21. Бобров Г.В., Ильин А.А. Нанесение неорганических покрытий (теория, технология, оборудование). М.: Интермет Инжиниринг, 2004. - 624 с.

22. Хокинг М., Васантасри В., Сидки П. Металлические и керамические покрытия: получение, свойства и применение. Пер. с англ. М.: Мир, 2000. - 518 с.

23. Ягодкин Ю.Д., Терентъева B.C. Жаростойкие покрытия // Итоги науки и техники. Серия: Металловедение и термическая обработка. М.: ВИНИТИ, 1991. — Т. 25. - С. 182-253.

24. Пат. 2004166359 США, С23С4/10В, С23С24/10. Способ защиты тугоплавких металлов поверхностными оксидами // Fukaya Yoshitake, Yoshida Hiroshi, Katoh Masahiro. — № JP20030047980; заявл. 25.02.03; опубл. 26.08.04.

25. Пат. 282597В TW, H01L21/64, С04В35/50. Материал, покрытый итттрийсодержащей керамикой и способ его изготовления // Fujimori Hiroyuki, Toya Eiichi, Nagahama Toshio, Yokoyama Yuu.-Ш JP20050074183; заявл. 16.03.05; опубл. 11.06.07.

26. Пат. 4,599,256 США, С04В41/50, С04В41/86. Самозалечивающиеся окислительно-стойкие углеродсодержащие композиционные материалы // Vasilos, Thomas. — № 06/598,117; заявл. 09.04.84; опубл. 08.07.86.

27. Пат. 1192740 GB, C23D3/00, C23F15/00. Модификация антиокислительных покрытий для жаростойких металлов и их сплавов // Graham Robert Leslie, Morton Peter Harlow. -№ GB19660051412; заявл. 16.11.66; опубл. 20.05.70.

28. Пат. 20020039564 KR, С04В35/00. Жаростойкий графит для непрерывного формования и антиокислителное покрытие на него // Lee Sang Am, Park Jae Hun. — № KR20000069469: заявл. 22.11.00; опубл. 27.05.02.

29. Пат. 101003848 CN, C21D1/70, C21D1/68. Антиокислительный материал для покрытий на основе наносиликата // Huangfu Shijim Huangfu. — № CN20071053 874; заявл. 22.01.07; опубл. 25.07.07.

30. Patent US 005518816А В32В 9/00. Composition and method for forming a protective coating on carbon-carbon chemical* vapor, deposition densified substrates // David M. Shuford — Date of Patent: May 21, 1996.

31. Федоров В.Б., Шоршоров М.Х., Хакимова Д.К. Углерод и его взаимодействие с металлами. -М.: Металлургия, 1978. 208 с.

32. Buchanan F.J., Little J.A. Oxidation protection of carbon-carbon composites using chemical vapour deposition and glaze technology // Corrosion Science. — 1993. — Vol. 35, Issues 5-8. -Pp. 1243-1250.

33. Гнесин Г.Г. Карбидокремниевые материалы. — М.: Металлургия, 1977. 216 с.

34. Котельников Р.Б., Башлыков С.Н., Галиакбаров З.Г., Каштанов А.И. Особо тугоплавкие элементы и соединения. Справочник. — М.: Металлургия, 1969. — 372 с.

35. Самсонов Г.В., Виницкий И.М. Тугоплавкие соединения. Справочник. — М.: Металлургия, 1976.-560 с.

36. Самсонов Г.В., Борисова А.Л., Жидкова Т.Г., Знатокова Т.Н. и др. Физико-химические свойства окислов. Справочник. — М.: Металлургия, 1978. — 472 с.

37. Бабичев А.П., Бабушкина Н.А., Братковский A.M., Бродов М.Е. и др. Физические величины. Справочник / Под ред. Григорьева КС., Мейпихова Е.З. — М.: Энергоатомиз-дат, 1991.- 1232 с.

38. Сазонова М.В., Баньковская И.Б., Горбатова Г.Н., Филипович В.Н. Жаростойкие защитные покрытия для.углеродных материалов И Неорганические материалы. — М.: Международная академическая издательская компания «Наука», 1995. — Т. 31, № 8. — С. 1072-1075.

39. Лозино-Лозинский Г.Е. Полет «Бурана» // Гагаринские научные чтения по космонавтике и авиации 1989 г. — М.: Наука, 1990. С. 6 - 21.

40. Гордеев А.Н., Якушин М.И. Исследование взаимодействия углерод-углеродного материала, используемого на OK «Буран», с потоком диссоциированного воздуха // Гага-ринские научные чтения по космонавтике и авиации 1991 г. — М.: Наука, 1992. — С. 60 -70.

41. АппенА.А. Химия стекла. — JT.: Изд-во «Химия», 1974. 352 с.

42. Zhuangjum Fan, Yongzhong Song, Jiangang Li, Lang Liu. Oxidation behavior of finegrained SiC-B4C/C composites up to 1400° С // Carbon. 2003. - Vol. 41. - Pp 429 - 436.

43. Zhang W.G., Cheng H.M., Sano H. et al. The effects of nanoparticulate SiC upon the oxidation behavior of C-SiC-B4C composites // Carbon. 1998. - Vol. 36. - Pp 1591 - 1595.

44. Jeffrey W. Fergus, Wayne L. Worrell. Silicon-carbide/boron-containing coatings for the oxidation protection of graphite // Carbon. 1995. - Vol. 33. - Pp 534 - 543.

45. Банъковская КБ., Горбатова Г.Н., Семов М.П. Взаимодействие борида циркония с оксидом кремния разной дисперсности на воздухе // Неорганические материалы. — 2003. Т. 39, № 5. - С. 566 - 568.

46. Mark М. Opeka, Inna G. Talmy, Eric J. Wuchina et al. Mechanical, thermal and oxidation properties of refractory hafnium and zirconium compounds // J. Eur. Ceram. Soc. 1999. -Vol. 19.-Pp. 2405 - 2414.

47. Жабрее В.А., Сазонова M.B., Ефименко Л.П., Плотникова А.С. Кинетика формирования стеклокерамических термостабильных покрытий ZrB2-MoSi2 на графите // Физика и химия стекла. — 2006. Т. 32, № 1. — С. 106 - 115.

48. Сазонова М.В., Ефименко Л.П. Жаростойкие покрытия на углеродные материалы // XXI Всероссийское совещание по температуроустойчивым функциональным покрытиям. Санкт-Петербург, 26 — 28 апреля 2010 г. — СПб.: Типография «Адмирал», 2010. -С. 101-102.

49. Жабрее В.А. Диффузионные процессы в стеклах и стеклообразугощих расплавах: монография. СПб., 1998. - 188 с.

50. Банъковская И.Б. Покрытия на неметаллические материалы // XXI Всероссийское совещание по температуроустойчивым функциональным покрытиям. Санкт-Петербург, 26- 28 апреля 2010 г. СПб.: Типография «Адмирал», 2010. - С. 10-11.

51. Вержбицкая T.M., Лейпунский И.О., Малкин А.И. Изучение процессов деградации защитных покрытий для углерод-углеродных композиционных материалов // Известия Академии наук. Энергетика. — М.: Наука, 1996. № 6. — С. 50 — 62.

52. Молев Г.В., Мирзабекянц H.G. Пути повышения стойкости углеродных материалов к окислению на воздухе при повышенных температурах // Химия твердого топлива. — М.: Наука, 1998. № 1. - С. 89 - 100.

53. Борило Л.П., Миронова Е.Г. Синтез и изучение свойств тонких пленок на основе двойных оксидов НГОг-УгОз // Конденсированные среды и межфазные границы. — 2006. Т. 8, № 2. - С. 101 - 104.

54. Бабин C.B., Хрипаков Е.В: Анализ покрытий для защиты С-С композитов // Научные труды МАТИ. Выпуск 10 (82). М.: ИЦ МАТИ, 2006: - С. 15 - 19.

55. Юб.Бабин C.B., Хрипаков Е.В. Экспериментальная оценка стойкости к высокотемпературной газовой коррозии С/С композитов с плазменным защитным покрытием // Физика и химия обработки материалов. — М., 2007. — № 3. — С. 5 — 7.

56. Haynes J.A., Pint В.А., Porter W.D., Wright I. G. Comparison of thermal expansion and oxidation behavior of various high-temperature coating materials and super alloys // Material at high temperatures. 2004. - Vol. 21 (2). - Pp. 87 - 94.

57. Терентьева B.C. Жаростойкие покрытия для газовых турбин. — М.: Изд-во МАИ-ПРИНТ, 2008. 256 с.

58. CaoX.Q., Vassen R., Stover D. Ceramic materials for thermal barrier coatings II J. Eur. Ce-ram. Soc. 2004. - Vol. 24, № 1. - Pp. 1 - 10.

59. Vassen R„ Cao X.Q., Tietz F., Basu D., Stover D. Zirconates as new materials for thermal barrier coatings // J. Am. Ceram. Soc. 2000. - Vol. 83, № 8. - Pp. 2023 - 2028.

60. Wu J., Wei X, Padture N.P., Klemens P.G., Gell M., Garcia E„ Miranzo P., Osendi M.I. Low-thermal-conductivity rare-earth zirconates for potential thermal barrier coating applications // J. Am. Ceram. Soc. 2002. - Vol. 85, № 12. - Pp. 3031 - 3035.

61. Cao X. Q., Vassen R., Jungen W., Schwartz S., Tietz F„ Stover D. Thermal stability of lanthanum zirconate plasma-sprayed coating // J. Am. Ceram. Soc. — 2001. Vol. 84, № 9. -Pp. 2086-2090.

62. Змий В.И, Огиенко Д.Н., Полтавцев Н.С. Защита углеродных материалов от высокотемпературной. газовой коррозии // Порошковая металлургия. — Киев, 1996. — № 3/4 (384).-С. 47-50.

63. Змий В.И, Картмазов Г.Н., Карцев Н.Ф., Руденъкий С.Г., Полтавцев Н.С. Карбоборо-силицидные и оксидные композиционные покрытия на углеродных материалах // Порошковая металлургия. — Киев, 2006. — № 3/4 (448). — С. 21 — 27.

64. Змий В.И., Руденъкий С.Г., Карцев Н.Ф., Бредихин М.Ю. Влияние активатора, жидких сред и СВС процесса на получение в вакууме комплексных защитных покрытий на конструкционных материалах // «В¡сник» УМТ. — Киев, 2009. — № 1 (2). С. 36 - 42.

65. Кузнецова С.В., Глаголевская A.JI., Кузнецов С.А. Электроосаждение гафниевых покрытий из расплава NaCl КС1 — HfF4 с использованием постоянного и реверсивного тока // Расплавы. - 1992. - Т. 6. - С. 29-35.

66. Zee K.N., Worrell W.L. High-temperature oxidation behavior of iridium-based alumina-forming intermetallics // Oxid. Metals. 1994. - Vol. 41, № 1 - 2. - Pp. 65 - 79.

67. Mumtaz K., Echigoya J., Enoki H., Hirai Т., Shindo Y. Annealing of aluminium oxide coatings on iridium-coated- isotropic graphite at high temperature in argon atmosphere // J. Alloys and Compounds. 1994. - Vol. 209, №1-2.- Pp. 279 - 283.

68. Пат. 2178958 Российская Федерация, МПК7 Н05ВЗ/10, С04В35/56. Жаростойкий материал // Гнесин Б.А., Гуржиянц П.А.; заявитель и патентообладатель Институт физики твердого тела РАН. № 2000103649/09; заявл. 17.02.2000; опубл. 27.01.2002.

69. Terentieva V.S., Bogatchkova O.P., Cornu D., Laramas C. Heterophasic protection coating for refractory materials // 14-th International Plansee Seminar. — Plansee, 1997. Vol. 1. -Pp. 697-709.

70. Terentieva V.S. Modification of refractory materials surface with special heterophase coating // 16-th International Plansee Seminar. Reutte, Austria, 2005. - Vol. 2. - Pp. 218 — 226.

71. Terentieva V.S., Zhestkov B.E. MAI D5 Antioxidant Coating for C/C, C-SiC, SiC-SiC Materials and Refractory Metals // 17-th International Plansee Seminar. — Reutte, Austria, 2009. -Vol. 1.-Pp. RM 14/1 RM 14/9.

72. Астапов А.Н., Терентьева B.C. Высокотемпературные микрокомпозиционные тонкослойные покрытия с микро-, субмикро- и наноразмерной структурой оксидных слоев // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. — М., 2010. — Т. 76, № 7. — С. 24 -32.

73. Anatoliy Bondar, Hans Leo Lukas. Molybdenum — Silicon — Titanium // Materials Science International Team MSIT®. Landolt-Bornstein New Series IV/11A4. Pp. 385 - 405. (http://www.springermaterials.eom/docs/info/l 1008514 34.html)

74. Симамура С., Синдо А., Коцука К, Цутияма Н., Сато Т. и др. Углеродные волокна: Пер. с япон. /Подред. С. Симамуры. -М.: Мир, 1987. 304 с.

75. Арзамасов Б.Н., Брострем В.А., Буше H.A., Быков Ю.А., Васильева А.Г. и др. Конструкционные материалы: Справочник // Под общ. ред. Б.Н. Арзамасова. — М.: Машиностроение, 1990. — 688 с.

76. Поклад В.А., Шкретов Ю.П., Абраимов Н.В. Покрытия для защиты от высокотемпературной газовой коррозии лопаток ротора турбины ГТД // Двигатель. — М., 2010. — №4 (70).-С. 4-8.

77. Кротова Г.Д., Дубровин В.Ю., Титов В.А., Шикова Т.Г. Технология материалов и изделий электронной техники: Лабораторный практикум. Иваново: ГОУ ВПО Иван, гос. хим.-технол. ун-т, 2007. — 156 с.

78. Шабанова H.A., Саркисов П.Д. Основы золь-гель технологии* нанодисперсного кремнезема. М.: ИКЦ Академкнига, 2004. — 208 с.

79. Павлушкин Н.М. Основы технологии ситаллов. — М.: Изд-во литературы по строительству, 1970. 352 с.

80. Цирлин М.С. Начальные стадии высокотемпературного окисления силицидных покрытий на молибдене и ниобии // Поверхность. Физика, химия, механика. М., 1982. -№Я.-С. 134-140.

81. МЪ.Залогин Г.Н., Итин П.Г., Лунев В.В., Перов С.Л. Аномальный теплообмен на каталитической поверхности в потоке'диссоциированного азота // Гагаринские научные чтения по космонавтике и авиации 1988 г. — М.: Наука, 1989. — С. 26 — 33.

82. Колесников А.Ф., Якушин М.И. Условия моделирования» конвективного теплообмена тел с гиперзвуковыми потоками на индукционных плазмотронах // Теплофизика высоких температур. 1988. - Т. 26, № 4. - С. 742 - 750.

83. Колесников А.Ф. Условия моделирования в дозвуковых течениях теплопередачи от высокоэнтальпийного потока' к критической точке затупленного тела // Изв. РАН. МЖГ.-\99Ъ.-№ 1.-С. 172-180.

84. Латыев Л.Н., Петров В.А., Чеховской В.Я., Шестаков E.H. Излучательные свойства твердых материалов. Справочник / Под ред. Шейндлина А.Е. — М.: Энергия, 1974. — 472 с.

85. ХИ.Башкин В.А., Егоров И.В., Жесткое Б.Е., Шведченко В.В. Численное исследование поля течения и теплообмена в тракте высокотемпературной аэродинамической установки // Теплофизика высоких температур. — 2008. — Т. 46, № 5. — С. 771 — 783.

86. Ковалев В:Л. Гетерогенные каталитические процессы в аэротермодинамике. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. - 224 с.

87. Ш:Тушинский Л.И., Плохое A.B. Исследование структуры и физико-механических свойств покрытий. — Новосибирск: Наука, 1986. 200 с.

88. Кассандрова О.Н., Лебедев В.В. Обработка результатов наблюдений. — М.: Наука,1970.-104 с.

89. Румшинский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента. — М.: Наука,1971.-192 с.

90. Неразрушающий контроль толщины эрозионно-влагозащитного покрытия М-46 для деталей «К» и «Ф» из материалов С-С. Методика ДК0.006.001.Д18. М.: НПО «Молния», 1987.

91. Никитин В.И. Расчет жаростойкости металлов. — М.: Металлургия, 1976. 208 с.

92. Горелик С. С., Расторгуев JI.H., Скоков Ю.А. Рентгенографический и электронноопти-ческий анализ. -М.: Металлургия, 1970. 366 с.

93. Липсон Г., Стипп Г. Интерпретация порошковых рентгенограмм. М.: Мир, 1972. — 394 с.

94. Ш.КовбаЛЖ, Трунов В.К Рентгепофазовый анализ. -М.: МГУ, 1976.-232 с.

95. Хиріи П., Хови А., Николсон Р. и др. Электронная микроскопия тонких кристаллов. — М.: Мир, 1968.-574 с.

96. Гоулдстейн Дж., Ньюбери Д., Эчлин П., Джой Д., Фиори Ч, Лифшин Э. Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ: в 2-х кн. Кн. 1. Пер. с англ. - М.: Мир, 1984. - 303 е.; Кн. 2. Пер. с. англ. -М.: Мир, 1984. - 348 с.

97. Приборы и методы физического металловедения / Под ред. Ф. Вейнберга. Пер, с англ. - Вып. I. - М.: Мир, 1973. - 428 е.; Вып. II. - Ы'.: Мир, 1974. - 364 с.191 .Коваленко B.C. Металлографические реактивы. — М.: Металлургия, 1981. — 119 с.

98. Берг Л.Г. Введение в термографию. М.: Наука, 1969. — 368 с.

99. Zhestkov В., Shvedchenko V. Evaluation of material oxidation in induction plasmatron under simulated re-entry conditions // European Space Agency-Workshop. Paper-Section 103. 1996.-Pp. 204-215.

100. Zhestkov В., Ivanov D., Shvedchenko V., Yegorov I., Fischer W., Antonenko J. Calculated and experimental flat and wavy surface temperature distributions // American Institute of As-tronautic and Aeronautics, Paper 99-0733. — 1999. — 10 p.

101. Zhestkov ВYegorov I., Fischer W., Antonenko J. Windtunnel catalyticity evaluation for thermoprotective elements // Society Automotive Engineers, Technical Paper 2001-01-2384. -2001.-7 p.

102. Gordeev A.N. Ove rview of Characteristics and Experiments in IPM Plasmatrons // In: Measurement Techniques for High Enthalpy and Plasma Flows. RTO-EN-8. — Neuilly-Sur-Seine, France, April 2000. Pp. 1A1 - 1A18.

103. Гордеев A.H., Колесников А.Ф. Новые режимы течения и теплообмена плазмы в высокочастотном индукционном плазмотроне ВГУ-4 // Электронный журнал «Физико-химическая кинетика в газовой динамике». 2008. — Т. 7.