Program Nucleu 2023 – 2026

PN 23 25 01 01

INTEGRAREA TEHNOLOGIEI EB-PVD COMBINATORIE ÎN DEZVOLTAREA
MATERIALELOR CU APLICAȚII ÎN COGENERAREA DE ENERGIE

Responsabil proiect: Dr. Ing. Cristina CIOBOTĂ

Obiectiv general:

Proiectarea și dezvoltarea materialelor și acoperirilor pe bază de zirconiu co-dopat cu mai multi oxizi de pământuri rare în componență și proporție corespunzătoare formării oxizilor cu entropie înaltă (ReHEO) cu compoziție monofazică și studierea conductivității termice și stabilității la coroziune a acestora prin integrarea unei metode de sinteză hidrotermală ușoară cu tehnologia de depunere in fascicul de electroni.

Obiective specifice:

1. Modelarea predictivă și selectarea compoziției în sistemul ZrO₂ – xLn₂O₃ (x=0.2, Ln=La, Nd, Sm, Gd, Yb). Sarcinile principale constau in evaluarea entropiei de amestecare compușilor și factorilor de toleranță a compusului ZrO₂ co-dopat cu mai multe ReHEO pe baza modelelor existente. Rezultatele vor fi utilizate pentru a estima gama de compoziții care urmează să fie sintetizate în continuare;
2. Realizarea sintezei hidrotermale a pulberilor de ZrO₂ – xLn₂O₃ (x=0.2, La₂O₃, Nd₂O₃, Sm₂O₃, Yb₂O₃, Gd₂O₃) având ca activități principale: studii predictive termodinamice; sinteza hidrotermala cu obținerea de loturi de pulberi de tipul ZrO₂ – xLn2O3 cat si oxizi individuali de tipul ZrO₂, La₂O₃, Nd₂O₃, Sm₂O₃, Gd₂O₃, Yb₂O₃ pentru caracterizare;
3. Obținerea și evaluarea stabilității termice a acoperirilor mixte de tipul ZrO₂ – xLn₂O₃, având următoarele activități: depunerea prin EB-PVD a țintelor ZrO₂ – xLn₂O₃ (x=0.2, La₂O₃, Nd₂O₃, Sm₂O₃, Yb₂O₃, Gd₂O₃) obținute din pulberi rezultate în urma sintezei hidrotermale ; obținerea de acoperiri multistrat de ZrO₂ si oxizi individuali de tipul La₂O₃, Nd₂O₃, Sm₂O₃, Yb₂O₃, Gd₂O₃, prin acoperiri combinatorii directe prin EB-PVD într-o singură etapă; analiza de fază a acoperirilor, formarea diferitelor faze și studierea conductivității termice versus compoziția acoperirilor; validarea prin teste de aderență și oxidare termică a acoperirilor protectoare cu grosimea aprox. 1 µm;
4. Evaluarea comportamentului la coroziune a acoperirilor de tipul ZrO₂ – xLn₂O₃ (x=0.2, La₂O₃, Nd₂O₃, Sm₂O₃, Yb₂O₃, Gd₂O₃) cu ajutorul metodei de coroziune electrochimice;
5. Evaluarea comportamentului la coroziune a acoperirilor într-un sistem termo-gaz-dinamic pentru co-generarea energiei.

Faze proiect:

1. Modelarea predictivă și selecția compozițiilor HEO în sistemul ZrO₂ – xLn₂O₃;
2. Sinteza hidrotermală a pulberilor de ZrO₂ co-dopate cu mai multe ReHEO;
3. Caracterizarea fizico-chimică a pulberilor;
4. Compactarea pulberilor și pregătirea țintelor pentru depunerea de filme subțiri prin metoda EB-PVD ;
5. Obținerea acoperirilor mixte de ReHEO de tipul ZrO₂ – xLn₂O₃;
6. Caracterizarea acoperirilor din punct de vedere fizico-chimic și al comportamentului termic ;
7. Testarea acoperirilor de tipul ZrO₂ – xLn₂O₃ (x=0.2, Ln=La, Nd, Sm, Gd, Yb) pentru rezistenta la coroziune;
8. Verificarea soluției propuse pe un model experimental de turbină cu gaze.

REZULTATE

Faza 1

Faza 2

Faza 3

Faza 4

Faza 5

Faza 6

Faza 7

Faza 8