Российские ученые предложили метод нанесения покрытия, защищающего жаропрочные сплавы от окисления при температурах до 850 °C. Технология позволит избежать дефектов, и при дальнейшем внедрении в производство материал продлит долговечность лопаток турбин и авиационных двигателей в экстремальных условиях эксплуатации. Исследование опубликовано в журнале Coatings, сообщает пресс-служба НИТУ МИСиС.
В авиастроении традиционно применяются жаропрочные сплавы на основе интерметаллида, состоящего из титана и алюминия, благодаря их стойкости к окислению и низкой плотности. Однако производство деталей из таких сплавов существенно затруднено из-за сложной обработки подобных материалов. В настоящее время наиболее перспективный аналог — сплав на основе орторомбического интерметаллида из титана, алюминия и ниобия (Ti-Al-Nb). И хотя его механические характеристики высоки, этот сплав обладает невысокой стойкостью к окислению, что ограничивает его применение при высоких температурах.
Российские исследователи применили импульсно-дуговой метод вакуумного бесконтактного плавления гранульных слоев для формирования защитного покрытия на сплаве Ti-Al-Nb. Используя гранулы Ti-Al-Nb-сплава с повышенным содержанием алюминия, ученые смогли проконтролировать состав осаждаемого слоя.
«Технология позволяет формировать покрытие с высоким содержанием алюминия, обеспечив превосходное сцепление с основным материалом благодаря сходству химического состава и структуры. Покрытие обладает высокой устойчивостью к окислению при сохранении оптимальных механических характеристик основного материала, благодаря чему предложенный метод — потенциальный кандидат для внедрения в различные отрасли промышленности, включая энергетику и ракетостроение», — рассказал Константин Купцов, старший научный сотрудник Научно-учебного центра самораспространяющегося высокотемпературного синтеза МИСиС-ИСМАН.
Метод вакуумного бесконтактного плавления позволил создать прочное покрытие с высоким содержанием алюминия, что обеспечило повышенную устойчивость к окислению при высоких температурах до 850 °C.
«После окисления при 850 °C на покрытии формируется тонкий слой защитного оксида толщиной всего 1,5 мкм. После 100 часов нагрева этот слой практически не изменился, что позволяет нам сделать вывод о том, что разработанное покрытие способно защищать материал при длительном использовании и высоких температурах», — отметил научный сотрудник НУЦ СВС МИСиС-ИСМАН Александр Шевейко.
