Ученые разрабатывают защитные покрытия для энергетики и машиностроения

Исследователи НИТУ МИСИС, Хэнаньской академии наук, а также Китайского горно-технологического университета разрабатывают покрытия, которые в десятки раз увеличат срок службы теплонагруженных узлов для энергетической промышленности и машиностроения. В основе покрытий — бориды и силициды циркония и молибдена, устойчивые к окислению. Нанесённый слой боросиликатного стекла образует при нанесении эффект самозалечивания дефектов и трещин.

«В системе Mo—Si—B имеется уникальная керамическая Т2-фаза состава Mo5SiB2, обладающая высокой жаропрочностью, но недостаточной стойкостью к окислению. Эту проблему могут решить многокомпонентные покрытия, продлевающие срок службы материала», — отметил д.т.н. Филипп Кирюханцев-Корнеев, заведующий лабораторией «In situ диагностика структурных превращений» научно-учебного центра самораспространяющегося высокотемпературного синтеза МИСИС-ИСМАН.

Для получения материала-прекурсора использовалась эффективная СВС-технология, основанная на экзотермической реакции, протекающей в режиме горения с образованием гетерофазных продуктов, а для формирования покрытий — метод магнетронного напыления.

В исследовании, опубликованном в научном журнале «Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия», с помощью магнетронного напыления на постоянном токе (режим DCMS) и в высокомощном импульсном режиме (HIPIMS) ученые получили покрытия в системе Zr—Mo—Si—B. Режим DCMS позволил нанести бездефектные покрытия на детали сложной формы, а HIPIMS, за счет увеличения плотности плазмы, сделал защитный слой более прочным, износостойким и жаростойким.

«Покрытия, которые были получены методами DCMS и HIPIMS, имеют плотную структуру с низким уровнем дефектов и равномерным распределением элементов. Они продемонстрировали высокую стойкость к окислению при температурах вплоть до 1500°C. Переход от режима DCMS к HIPIMS позволил снизить глубину окисления на 16-21%», — рассказал д.т.н., проф. Евгений Левашов, заведующий кафедрой порошковой металлургии и функциональных покрытий, директор НУЦ СВС МИСИС-ИСМАН.

Кроме того, с помощью магнетронного распыления получено жаростойкое покрытие состава Mo30Si60B10 на керамической подложке из T2-фазы. Результаты испытаний показали, что повышенное содержания кремния сделало покрытие подходящим для защиты молибденовых сплавов от окисления при температурах до 1700°C. Скорость окисления уменьшилась в десятки раз. Результаты исследования подробно описаны в научном журнале Open Ceramics (Q2).

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (проект № 23-49-00141)
и Национального научного фонда Китая (проект № 52261135546).

оборудование для нанесения антибактериальных покрытий на хирургические нитиоборудование для нанесения антибактериальных покрытий на хирургические нити
Учёные МИСИС разработали алюминиевый сплав нового поколения для авиапромаУчёные МИСИС разработали алюминиевый сплав нового поколения для авиапрома
«150 дней до юбилея»: Эндаумент-фонд МИСИС запускает фандрайзинговую кампанию«150 дней до юбилея»: Эндаумент-фонд МИСИС запускает фандрайзинговую кампанию
Российские учёные создали биосовместимый титановый сплав с эффектом сверхупругости методом 3D-печатиРоссийские учёные создали биосовместимый титановый сплав с эффектом сверхупругости методом 3D-печати