Разработка новых жаростойких покрытий для расширения температурно-временных интервалов применения жаропрочных углеродсодержащих композиционных материалов в скоростных высокоэнтальпийных потоках кислородсодержащих газов

Обоснован выбор метода шликерно-обжигового наплавления для формирования тонкослойных покрытий на УКМ из разработанных гетерофазных порошков в системе ZrSi₂ - MoSi₂ - ZrB₂. Проведены параметрические исследования технологического процесса получения покрытий, и разработана соответствующая методика. Апробирована возможность модифицирования пироуглеродной матрицы УУКМ путем объемного заполнения открытых пор порошком той же системы с последующей термической обработкой. Изготовлены экспериментальные образцы из УКМ с тонкослойными защитными покрытиями в системах ZrSi₂ - MoSi₂ - ZrB₂ и Si - ZrSi₂ - MoSi₂ - ZrB₂. Разработана методика исследовательских испытаний на жаростойкость, и изучены кинетика и механизм высокотемпературного окисления образцов при температурах 1400 и 1650°С. Проанализировано влияние фаз ZrSi₂, MoSi₂ и ZrB₂ на структурно-морфологические особенности образования оксидных пленок и эффективность их защитного действия. Кинетика окисления описывается степенным законом, что указывает на существенное влияние на ход процесса эволюционных изменений в структуре формируемых оксидных пленок. Механизм окисления при 1400°С включает образование двухслойной структуры, состоящей из сплошной силикатной пленки, наружная часть которой насыщена магнием, и подслоя на основе фазы ZrSiO₄ со структурой типа шеелита, капсулирующей зерна ZrB₂ и MoSi₂. Механизм окисления при 1650°С включает формирование многослойной структуры гетерогенной оксидной пленки, частичную диссоциацию фазы ZrSiO₄, образование вторичных соединений MoB и Mo₅Si₃. В системе ZrSi₂ - ZrSiO₄ выше 1620°С в условиях недостатка молекулярного кислорода происходит восстановление кремния с одновременным окислением циркония до ZrO₂.