Ученые МИСиС предложили эффективный метод защиты авиационных деталей
Более эффективную технологию нанесения покрытия для защиты деталей из жаропрочных сплавов от окисления при температурах до 850 °C предложили ученые Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» (НИТУ МИСиС), 21 марта сообщает пресс-служба вуза.
Метод обеспечивает отсутствие дефектов при нанесении покрытия и продляет долговечность эксплуатации авиационных двигателей и лопаток турбин в условиях экстремальных температур.
Как рассказала ректор НИТУ МИСиС Алевтина Черникова, «ученые научно-учебного центра самораспространяющегося высокотемпературного синтеза МИСиС-ИСМАН под руководством д. т. н., профессора Евгения Александровича Левашова разработали новый метод нанесения покрытия на детали из жаропрочных сплавов, который позволит продлить срок эксплуатации узлов и конструкций, а также обеспечить их работу в экстремальных условиях».
Традиционными для авиастроения являются жаропрочные сплавы на основе интерметаллида (химического соединения нескольких металлов), состоящего из титана и алюминия, поскольку такие сплавы при низкой плотности обладают высокой стойкостью к окислению.
При этом изготовление деталей из таких сплавов требует сложной обработки, и в настоящее время для его замены предлагается сплав на основе орторомбического интерметаллида из титана, алюминия и ниобия (Ti-Al-Nb), обладающий высокими механическими характеристиками. Однако этот сплав имеет более низкую стойкость к окислению, что ограничивает область его применения деталями, менее подвергающимися сильному нагреву.
Исследователи НИТУ МИСиС предложили для защиты этого материала от окисления формировать на деталях из него специальное покрытие с помощью импульсно-дугового метода вакуумного бесконтактного плавления гранульных слоев, используя при этом гранулы сплава Ti-Al-Nb, но с повышенным содержанием алюминия.
Старший научный сотрудник Научно-учебного центра самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (НУЦ СВС) МИСиС-ИСМАН к. т. н. Константин Купцов отметил:
«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».
Предложенный метод вакуумного бесконтактного плавления позволяет, кроме всего прочего, контролировать состав осаждаемого слоя, что обеспечило создание прочного покрытия с высоким содержанием алюминия, обеспечивающего повышенную устойчивость к окислению при температурах до 850 °C.
Результаты исследования новой технологии авторы представили в статье «Стойкие к окислению твердые покрытия на основе TiAl с различным содержанием Al, полученные методом вакуумно-импульсно-дуговой плавки гранул», опубликованной в журнале Coatings (Q2).
«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», — пояснил научный сотрудник НУЦ СВС МИСиС-ИСМАН Александр Шевейко.
