Węgliki o wysokiej entropii to związki węgla z co najmniej czterema pierwiastkami metalicznymi. Charakteryzują się wysoką wytrzymałością i odpornością na działanie wysokich temperatur. Z tego względu cieszą się dużym zainteresowaniem ze strony branży lotniczej i innych gałęzi przemysłu, wykorzystujących urządzenia, pracujące w ekstremalnych warunkach.
Tego typu związki otrzymuje się w złożonym, wieloetapowym procesie, obejmującym ścieranie surowców na proszek i spiekanie ich z węglikiem krzemu. Niejednorodność surowca często skutkuje jednak trudnością w syntezie jednolitego materiału, ze względu na podatność procesu na występowanie zanieczyszczeń.
Badacze z Politechniki Tomskiej zaprezentowali metodę osadzania powłok z węglików o wysokiej entropii na powierzchni blachy miedzianej przy użyciu reaktora plazmowego. Surowiec umieszczony wewnątrz kanału formującego strumień plazmy, pod wpływem wysokiej temperatury, prędkości i ciśnienia, ulega ablacji i strumieniem plazmy nanoszony jest na podłoże, tworząc jednolitą powłokę.
Metodę przetestowano na przykładzie wielokomponentowych węglików i węglikoazotków z zawartością tytanu, cyrkonu, niobu, hafnu i tantalu. Plazmowa synteza powłok przebiegała w atmosferze gazów obojętnych: argonu i azotu. Uzyskano warstwę powłoki o grubości 20 µm, cechującej się regularną strukturą krystalograficzną.
Otrzymane powłoki zbadano przy użyciu dyfraktometrii rentgenowskiej, a także przeprowadzono badania nad wytrzymałością i odpornością termiczną materiału. Odnotowano twardość powłoki na poziomie 32-35 GPa i stabilność termiczną w temperaturze 700 °C.
Jak zapewnia dr Dymitr Nikitin z Politechniki Tomskiej, prezentowana metoda ma charakter uniwersalny i może zostać zaadaptowana do syntezowania różnego rodzaju wielokomponentowych węglików, różniących się składem, strukturą i właściwościami. Na tej zasadzie mogą więc powstawać specjalistyczne powłoki ceramiczne do ochrony podzespołów, pracujących w skrajnie niekorzystnych warunkach.
news.tpu.ru
