Наше наукове дослідження зосереджено на розробці ефективних захисних покриттів для вуглець-вуглецевих композиційних матеріалів (ВВКМ), що функціонують в умовах екстремального теплового навантаження. У роботі застосовано функціонально активні шихти (ФАШ), які формуються за нестаціонарних температурних режимів, з метою отримання покриттів із підвищеними експлуатаційними характеристиками. Основна мета полягає в розробці та оптимізації складу порошкових композицій, легованих титаном, що сприяють підвищенню жаростійкості функціональних поверхонь ВВКМ. У межах дослідження було здійснено комплексний аналіз існуючих технологій нанесення захисних покриттів, зокрема хіміко-термічних методів та методів насичення з рідкої фази. Розглянуто їхню ефективність з урахуванням специфіки взаємодії з вуглецевою матрицею та змін у механічних властивостях матеріалу. Особливу увагу приділено вивченню альтернативного методу — насичення поверхні в твердофазному стані в присутності активного газового середовища, що реалізується за допомогою ФАШ, сформованих за умов нестаціонарного термічного впливу. Значний акцент зроблено на вивченні хіміко-фізичних процесів, зокрема утворення карбідних фаз, які відіграють ключову роль у забезпеченні стійкості покриттів у агресивному високотемпературному середовищі. Експериментальна частина включає постановку факторного експерименту для визначення оптимального складу порошкових сумішей, що забезпечують максимально можливу термостійкість захисного шару. У якості незалежних змінних досліджено концентрації хрому, кремнію, титану та алюмінію, враховуючи їхній вплив на структурно-фазовий стан та фізико-механічні параметри покриттів. Побудовано рівняння регресії для кількісної оцінки залежності жаростійкості від параметрів автоініційованої термічної обробки та складу легуючих компонентів. Результати аналізу представлені у вигляді тривимірних графічних моделей, що ілюструють оптимізацію складу порошкових ФАШ у системах Cr–Al–Ti. За результатами структурно-фазового аналізу встановлено, що при легуванні титаном захисне покриття формується як двозонна система: внутрішній шар представлений фазою карбіду титану (TiC), тоді як зовнішній шар утворюється із сполук типу Al₂Cr₃, CrAl₂ та TiAl, хімічний склад яких визначається варіацією компонентного складу ФАШ.

Research is devoted to the development of high-performance protective coatings for carbon-carbon composite materials (CCCM) designed to operate under extreme thermal loads. An innovative approach to the formation of coatings by using functionally active charges (FAC) in non-stationary temperature conditions is proposed, which ensures the formation of a two-layer structure with increased heat resistance. The effect of alloying with titanium, chromium, aluminum, and silicon on the structural and phase characteristics of coatings was experimentally studied using X-ray diffraction, metallography, and thermodynamic analysis. It was found that the optimal composition of the FAS with concentrations of titanium of 10—15 wt%, chromium of 20—25 wt%, aluminum of 15—20 wt%, and silicon of 5—10 wt% promotes the formation of layer of titanium carbide (TiC) with layer of intermetallic phases Al₂Cr₃, CrAl₂, and TiAl. These coatings demonstrate an activation energy of diffusion in γ-iron of 250.8 kJ/mol. Compared to isothermal methods, the coatings formed using FAC have lower porosity and higher oxidation resistance due to the formation of protective oxides SiO₂, TiO₂, Cr₂O₃ and Al₂O₃, which reduce the penetration of oxygen into the CCCM matrix. The factor experiment and regression analysis allowed us to build three-dimensional models of the dependence of heat resistance on the composition of the charge, confirming the optimality of the multistage mechanism of coating formation, where the primary CrAl layer is supplemented by high-temperature phases of TiAl and CrSi₂. The resulting coatings increase the heat resistance of CCCM by 40% compared to traditional chemical-thermal methods, making them promising for use in the aerospace and energy industries, where high resistance to aggressive environments is required.