AP23489951 «Зымыран-ғарыштық техника бұйымдарының термиялық кернеуі бар бөлшектері мен тораптары үшін YSZ/GZO термиялық тосқауыл жабындарын алудың аралас әдісін әзірлеу»

Негiзгi бетҒылымГранттық және бағдарламалық-нысаналы қаржыландыру бойынша ғылыми және ғылыми-техникалық жобалар ПроекттерAP23489951 «Зымыран-ғарыштық техника бұйымдарының термиялық кернеуі бар бөлшектері мен тораптары үшін YSZ/GZO термиялық тосқауыл жабындарын алудың аралас әдісін әзірлеу»

AP23489951 «Зымыран-ғарыштық техника бұйымдарының термиялық кернеуі бар бөлшектері мен тораптары үшін YSZ/GZO термиялық тосқауыл жабындарын алудың аралас әдісін әзірлеу»

Мәтінді оқу

Конкурс атауы: 2024-2026 жылдарға арналған ғылыми және (немесе) ғылыми-техникалық жобаларды гранттық қаржыландыруға арналған конкурс.

Жоба жетекшісінің: Абдулина Сауле Амангельдыевна, PhD, профессор.

Идентификаторлары:

Scopus Author ID: 56389550800 (https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=56389550800),
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6328-8652,
Web of Science ResearcherID: ABC-5778-2021,
Google Scholar ID: Nbg6V2cAAAAJ.

Жобаның зерттеу тобы

№	ТАӘ	Жоба бойынша лауазымы	Сәйкестендіргіштері (Scopus Author ID, Researcher ID, ORCID, егер бар болса) және тиісті бейіндерге сілтемелері
1.	Абдулина С.А.	АҒҚ	Scopus Author ID: 56389550800 (https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=56389550800), ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6328-8652, Web of Science ResearcherID: ABC-5778-2021, Google Scholar ID: Nbg6V2cAAAAJ.
Жас ғалымдар (40 жасқа дейін + оқытушылар (студенттер, магистранттар))
	ТАӘ	Жоба бойынша лауазымы	Сәйкестендіргіштері (Scopus Author ID, Researcher ID, ORCID, егер бар болса) және тиісті бейіндерге сілтемелері	Ескерту (ПОҚ, студент, магистрант, докторант)
1	Кеңесбеков А.Б.	ЖҒҚ	Scopus Author ID: 57205287682, Web of Science Researcher ID: AAJ-2006-2021, Google Scholar ID: qiSsE64AAAAJ&hl, ORCID: 0000-0002-5630-9467.	ПОҚ
2	Ескермесов Д.Қ.	ЖҒҚ	Scopus Author ID: 57225097090, Web of Science Researcher ID: ABC-5876-2021, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2206-8132, Google Scholar ID: WdqfuZ0AAAAJ&hl=ru	ПОҚ
3	Кусайнов А.Е.	ҒҚ	Scopus Author ID: 59065558000, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4623-4681.	Докторант
4	Абижанова И.К.	ҒҚ	Web of Science Researcher ID: ADR-8182-2022, ORCID:: 0009-0006-3218-7246.	Докторант
5	Әпсежанова А.Қ.	ҒҚ	Scopus Author ID: 57225969663, ORCID: 0009-0001-7778-7767.	Магистр
6	Отаров Е.С.	КҒҚ
7	Андреева О.А.	Инженер
8	Молбосынов Е.С.	Техник	Scopus Author ID: 59345086000, ORCID: 0009-0009-0578-6544, https://www.researchgate.net/profile/Ermahan-Molbosynov.	Студент

Жобаның аңдатпасы

Жоба зымырандық-ғарыштық технология өнімдерінің термиялық кернеулі құрамдас бөліктері үшін YSZ/GZO термиялық тосқауыл жабынын алудың аралас әдісін әзірлеуге бағытталған. Бұл жоба жабынның қатпарлануына байланысты ТТЖ деградациясын азайту үшін екі қабатты жабынды алу үшін екі әдісті, APS және HVOF біріктіруді ұсынады. HVOF жабындарының күшті адгезиялық қасиеттерін APS жабындарының жақсырақ жылу оқшаулау қасиеттерімен біріктіру үшін HVOF әдісі бойынша YSZ төменгі қабатын және APS әдісі бойынша Gd₂Zr₂O жоғарғы қабатын алу ұсынылады. Көпқабатты құрылымды оңтайландыру үшін бүрку параметрлеріне мен құрылымына байланысты YSZ/GZO термиялық тосқауыл жабындарының құрылымдық-фазалық күйлерінің өзгеруіне, механикалық және жылу-физикалық сипаттамаларына кешенді эксперименттік зерттеулер жүргізу ұсынылады. Сондай-ақ YSZ/GZO жабындарының термиялық кеңею коэффициентің, қаттылық, серпімділік, циклдік төзімділік, ыстық коррозия және жоғары температурада тотығуды зерттеу ұсынылады. YSZ/GZO жабындарының термомеханикалық қасиеттері мен оның құрылымдық-фазалық күйі арасындағы байланыстар орнатылады. Қабаттардың кристалдық құрылымына байланысты циклдік термиялық әсерлер кезінде байланыстырушы қабат/YSZ/GZO қабат аралық қосылыстарында механикалық кернеулердің пайда болу ерекшеліктері зерттелетін болады. Температура мен механикалық әсерлердің экстремалды жағдайында жұмыс істей алатын YSZ/GZO жабындарының оңтайлы құрылымы таңдалады. Жобаны сәтті жүзеге асыру нәтижесінде зымырандық-ғарыштық технология өнімдерінің термиялық кернеулі қондырғыларында пайдалану үшін перспективалы YSZ/GZO термиялық тосқауыл жабын алудың біріктірілген әдісі әзірленетін болады.

Бұл жоба зымыран-ғарыш өнеркәсібінде қолданылатын материалдардың сенімді базасын дамытуға ықпал ететіні сөзсіз. Зымыран-ғарыштық техниканың термиялық кернеулі қондырғыларының тұрақтылығы мен қауіпсіздігін қамтамасыз ететін термиялық тосқауыл жабындары туралы сенімді мәліметтер базасын алу зымыран-ғарыш өнеркәсібін дамытудағы өте өзекті материалтану міндеті болып табылады. Зымыран-ғарыш өнеркәсібі ұлттық қауіпсіздікті қамтамасыз етуге елеулі үлес қосады және отандық экономикадағы ең дамыған және бәсекеге қабілетті салалардың бірі болып табылады.

Жобаның мақсаты

Зымырандық-ғарыштық техника бұйымдарының термиялық кернеулі бөлшектері мен құрамдас бөліктері үшін YSZ/GZO термиялық тосқауыл қабатын алудың аралас әдісін әзірлеу, сонымен қатар YSZ/GZO жабындарының термомеханикалық қасиеттері мен оның құрылымдық және фазалық күйі байланысын зерттеу.

Жобаның күтілетін нәтижелері және алынған нәтижелері:

Жылы	Зерттеу бойынша алынған нәтижелері. Жарияланымдар (оларға сілтемелері бар) мен патенттер; әлеуетті пайдаланушыларға арналған ақпарат
2024 жыл	Әртүрлі жағдайларда бетті құмағынмен өңдеу бойынша тәжірибелер жүргізіледі. Тәжірибелер абразивті бөлшектердің жылдамдығын, пішінін және өлшемін өзгертеді. Бетті құмағынмен өңдеудің оңтайлы режимі таңдалады. Әртүрлі атмосфералық плазманы бүрку жағдайында NiCrAlY байланыстырушы қабатын алу үшін бірқатар тәжірибелер жүргізілетін болады. Қорытпаны алдын ала қыздырудың байланыстырушы қабаттың адгезияға беріктігіне әсері де зерттеледі. Суперқорытпа бетінде кеуектілігі төмен және жоғары адгезияға беріктігі бар NiCrAlY байланыстырушы қабатын алу әдісі әзірленетін болады. Жоғары жылдамдықтағы оттегі-отынды бүркудің оңтайлы режимі анықталады, ол жоғары адгезияға беріктігі мен кеуектілігі төмен YSZ жабындарын алуға мүмкіндік береді. HVOF параметрінің режимдеріне (газ қатынасы, бүрку қашықтығы, газ ағынының жылдамдығы, ұнтақ беру жылдамдығы) байланысты YSZ жабындарының морфологиясы мен қасиеттеріндегі өзгерістер зерттелетін болады
2025 жыл	Алынған YSZ жабындарының микроқұрылымы, фазалық құрамы және механикалық қасиеттері Y₂O₃ мөлшеріне байланысты зерттелетін болады. Y₂O₃ мөлшеріне байланысты YSZ жабындарының құрылу заңнамалары белгіленеді. Қуат көзінен, электр доғалық тұтану жүйесінен, плазматроннан, салқындату блогынан және газ байланысы жүйесінен тұратын атмосфералық плазмалық бүрку қондырғысы құралады. Қондырғыны құрау кезінде бұрын жүргізілген зерттеулердің нәтижелері пайдаланылады. Жоғары физикалық-механикалық сипаттамалары бар GZO жабындарын алудың оңтайлы режимдері әзірленетін болады. Бетінің микроқаттылығы өлшеніп, көлденең қимадағы үлгінің тереңдігі бойынша микроқаттылықтың таралу графигі алынады. Қаптамалардың адгезия беріктігіне жұлу әдісімен сыналады, ал жабындардың кедір-бұдырлығын тұту әдісімен өлшейді. Бүрку параметрлеріне, бастапқы ұнтақтың құрамы мен құрылымына, қабаттардың кеуектілігі мен қалыңдығына байланысты YSZ/GZO термиялық тосқауыл жабындарының құрылымдық-фазалық күйлерінің және термомеханикалық сипаттамаларының өзгеруіне кешенді эксперименттік зерттеулер жүргізілетін болады. Жылулық кеңею коэффициенті Q400EM термомеханикалық анализаторының көмегімен 5°С°/мин қыздыру жылдамдығымен 100°C-ден 1000°C-ке дейін өлшенетін болады.
2026 жыл	YSZ/GZO жабындарының циклдік төзімділігі, ыстық коррозия және жоғары температурада тотығуы зерттеледі. Кальций, магний, алюминий және кремний оксидтері қоспасының балқымасының әсерінен термиялық тосқауыл жабындарының ыстық коррозиясы зерттелетін болады (CMAS). Қабаттардың кристалдық құрылымына байланысты циклдік термиялық әсерлер кезінде қабат аралық байланыстырушы қабат/YSZ/GZO қосылыстарында механикалық кернеулердің пайда болу ерекшеліктері зерттелетін болады. YSZ/GZO жабындарының термомеханикалық қасиеттері мен оның құрылымдық-фазалық күйі арасындағы байланыстар зерттеледі. YSZ/GZO термиялық тосқауыл жабынын алудың аралас әдісі әзірленетін болады. Зымырандық-ғарыштық техника бұйымдарының термиялық кернеуге ұшыраған бөлшектері мен тораптарын қорғау үшін әзірленген YSZ/GZO термиялық тосқауыл жабындысын пайдалану бойынша ұсыным әзірленетін болады.

Жылы

Зерттеу бойынша алынған нәтижелері.
Жарияланымдар (оларға сілтемелері бар) мен патенттер; әлеуетті пайдаланушыларға арналған ақпарат

2024 жыл

Әртүрлі жағдайларда бетті құмағынмен өңдеу бойынша тәжірибелер жүргізіледі. Тәжірибелер абразивті бөлшектердің жылдамдығын, пішінін және өлшемін өзгертеді. Бетті құмағынмен өңдеудің оңтайлы режимі таңдалады.

Әртүрлі атмосфералық плазманы бүрку жағдайында NiCrAlY байланыстырушы қабатын алу үшін бірқатар тәжірибелер жүргізілетін болады. Қорытпаны алдын ала қыздырудың байланыстырушы қабаттың адгезияға беріктігіне әсері де зерттеледі. Суперқорытпа бетінде кеуектілігі төмен және жоғары адгезияға беріктігі бар NiCrAlY байланыстырушы қабатын алу әдісі әзірленетін болады.

Жоғары жылдамдықтағы оттегі-отынды бүркудің оңтайлы режимі анықталады, ол жоғары адгезияға беріктігі мен кеуектілігі төмен YSZ жабындарын алуға мүмкіндік береді. HVOF параметрінің режимдеріне (газ қатынасы, бүрку қашықтығы, газ ағынының жылдамдығы, ұнтақ беру жылдамдығы) байланысты YSZ жабындарының морфологиясы мен қасиеттеріндегі өзгерістер зерттелетін болады

2025 жыл

Алынған YSZ жабындарының микроқұрылымы, фазалық құрамы және механикалық қасиеттері Y₂O₃ мөлшеріне байланысты зерттелетін болады. Y₂O₃ мөлшеріне байланысты YSZ жабындарының құрылу заңнамалары белгіленеді.

Қуат көзінен, электр доғалық тұтану жүйесінен, плазматроннан, салқындату блогынан және газ байланысы жүйесінен тұратын атмосфералық плазмалық бүрку қондырғысы құралады. Қондырғыны құрау кезінде бұрын жүргізілген зерттеулердің нәтижелері пайдаланылады.

Жоғары физикалық-механикалық сипаттамалары бар GZO жабындарын алудың оңтайлы режимдері әзірленетін болады. Бетінің микроқаттылығы өлшеніп, көлденең қимадағы үлгінің тереңдігі бойынша микроқаттылықтың таралу графигі алынады. Қаптамалардың адгезия беріктігіне жұлу әдісімен сыналады, ал жабындардың кедір-бұдырлығын тұту әдісімен өлшейді.

Бүрку параметрлеріне, бастапқы ұнтақтың құрамы мен құрылымына, қабаттардың кеуектілігі мен қалыңдығына байланысты YSZ/GZO термиялық тосқауыл жабындарының құрылымдық-фазалық күйлерінің және термомеханикалық сипаттамаларының өзгеруіне кешенді эксперименттік зерттеулер жүргізілетін болады. Жылулық кеңею коэффициенті Q400EM термомеханикалық анализаторының көмегімен 5°С°/мин қыздыру жылдамдығымен 100°C-ден 1000°C-ке дейін өлшенетін болады.

2026 жыл

YSZ/GZO жабындарының циклдік төзімділігі, ыстық коррозия және жоғары температурада тотығуы зерттеледі. Кальций, магний, алюминий және кремний оксидтері қоспасының балқымасының әсерінен термиялық тосқауыл жабындарының ыстық коррозиясы зерттелетін болады (CMAS).

Қабаттардың кристалдық құрылымына байланысты циклдік термиялық әсерлер кезінде қабат аралық байланыстырушы қабат/YSZ/GZO қосылыстарында механикалық кернеулердің пайда болу ерекшеліктері зерттелетін болады.

YSZ/GZO жабындарының термомеханикалық қасиеттері мен оның құрылымдық-фазалық күйі арасындағы байланыстар зерттеледі.

YSZ/GZO термиялық тосқауыл жабынын алудың аралас әдісі әзірленетін болады. Зымырандық-ғарыштық техника бұйымдарының термиялық кернеуге ұшыраған бөлшектері мен тораптарын қорғау үшін әзірленген YSZ/GZO термиялық тосқауыл жабындысын пайдалану бойынша ұсыным әзірленетін болады.

Инфографика