Учёные НИТУ МИСИС разработали новые сверхтвёрдые покрытия на основе хрома, алюминия, кремния и бора, обладающие повышенной стойкостью к окислению и термической стабильностью при температуре до 1300°C.
«Разработки Университета МИСИС, ведущего вуза страны в области новых технологий и материалов, успешно применяются в различных наукоёмких отраслях. Под руководством выдающегося учёного, члена-корреспондента РАН, профессора Евгения Александровича Левашова коллектив наших исследователей создал сверхтвёрдые покрытия, которые найдут применение в экстремальных условиях — при высоких температурах, в агрессивных средах. Сплав на основе хрома, алюминия, кремния и бора продлит срок службы оборудования и деталей, используемых в авиации, энергетике и машиностроении», — рассказала ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.
Режущие инструменты, штампы, пресс-формы, компоненты двигателей, гидравлические системы, узлы трибосопряжения и подшипники регулярно подвергаются высоким нагрузкам, трению и нагреву. Чтобы защитить их от быстрого износа, коррозии и термического разрушения, используют специальные покрытия. Традиционный нитрид хрома улучшает износостойкость изделий, но многие высокотемпературные трибологические применения требуют покрытий с ещё большей стойкостью к окислению и термической стабильностью.
Исследователи Университета МИСИС получили новые покрытия с помощью метода магнетронного распыления с использованием композитных керамических мишеней. В зависимости от соотношения химических элементов, лежащих в основе многокомпонентных составов, покрытия показывали улучшенные механические, трибологические или термические свойства. Высокое содержание хрома формирует прочную основу материала, а бор и кремний повышают его твёрдость и износостойкость. Алюминий, в свою очередь, отвечает за устойчивость к высоким температурам и защищает поверхность от окисления.
«Мы исследовали 4 варианта покрытий, которые продемонстрировали хорошую стойкость к окислению при температурах до 1200°C, что связано с образованием защитных поверхностных плёнок на основе оксидов хрома и алюминия. Один из образцов успешно противостоял окислению при 1300°C, что обусловлено высокой концентрацией алюминия, который участвует в образовании промежуточного слоя между верхним слоем оксида хрома и неокисленным покрытием, предотвращая диффузию кислорода в глубину покрытия», — рассказал д.т.н. Филипп Кирюханцев-Корнеев, профессор кафедры порошковой металлургии и функциональных покрытий (ПМиФП) МИСИС, ведущий научный сотрудник Научно-учебного центра самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (НУЦ СВС) МИСИС-ИСМАН.
Подробные результаты исследования опубликованы в научном журнале Coatings (Q2).
«Мы получили покрытия, которые обладают превосходными механическими и трибологическими свойствами, а также повышенной химической и коррозионной стойкостью. При длительной эксплуатации они выдерживают температуру на
100-300 градусов больше, чем аналоги», — отметил д.т.н. Евгений Левашов, член-корреспондент РАН, заведующий кафедрой ПМиФП, директор НУЦ СВС МИСИС-ИСМАН.
Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках государственного задания № FSME-2025-0003.
