Ученые Донского государственного технического университета изучили закономерности термоупругого поведения покрытий толщиной 2–3 микрона, по которым можно оценить их эксплуатационные характеристики. Проект по исследованию деформирования материалов и покрытий сложной структуры реализуется за счет гранта Российского научного фонда.
Проект РНФ «Теоретико-экспериментальное исследование термоупругого и термоэлектроупругого деформирования материалов и покрытий сложной структуры» продолжает работу, которую ученые ДГТУ ведут в этом направлении c 2019 года. Наработки в создании математических моделей и пакетов программ, полученные в результате реализации предыдущего проекта РНФ по данной тематике, позволили сконцентрироваться на конкретном примере покрытий с заданными характеристиками, чтобы сузить охват исследования и отработать практическое применение его результатов.
Основной упор при исследовании был сделан на влияние толщины и характера изменения упругих свойств соединительного слоя термобарьерного покрытия. При этом покрытия донские ученые изучали под влиянием различных температурных и механических воздействий. Экспериментальные исследования упругих свойств проводили с помощью микро- и наноиндентирования на установке NanoTest 600 Platform 3. В результате была разработана математическая модель, описывающая термоупругое деформирование тела с трехслойным покрытием, один слой которого в общем случае является функционально-градиентным с произвольным законом изменения свойств по глубине. Результаты математического моделирования легли в основу пакета компьютерных программ для расчета параметров деформирования: напряжения, распределения температуры и теплового потока. С помощью этого программного обеспечения возможно проанализировать, как толщина связующего слоя и его структура влияет на возникающие напряжения и распределение температуры.
В настоящий момент команда ученых ДГТУ под руководством к.ф-м.н. Андрея Васильева приступила к подведению итогов исследования: обрабатываются данные, полученные как теоретическим, так и практическим путем.
К концу нынешнего года команда ДГТУ планирует закончить разработку инструментария для проведения комплексных неразрушающих исследований механического поведения современных покрытий, в том числе функционально-градиентных материалов с произвольным характером изменения свойств по глубине. Программное обеспечение, созданное в ДГТУ на основе полученной математической модели, может быть использовано разработчиками новых видов покрытий для оптимизации свойств своей продукции.
