Ученые Университета МИСИС разработали инновационную методику защиты сплавов, используемых в авиационной промышленности, энергетическом секторе и машиностроении, от преждевременного износа. Новый способ обеспечивает нанесение покрытий с требуемыми свойствами — высокой твердостью, износоустойчивостью и достаточной пластичностью — за короткое время, говорится на сайте учебного заведения.
Несмотря на широкое применение легких и устойчивых к высоким температурам титан-алюминиевых сплавов в различных отраслях, такие материалы имеют существенный недостаток. Интенсивная механическая нагрузка вызывает ускоренный износ поверхности, что негативно сказывается на долговечности готовых деталей. Решением проблемы стало предложение российских ученых применять твердые защитные покрытия, наносимые коротким воздействием мощного электрического разряда. Экспериментально доказано, что значительное влияние на качество нанесенного слоя оказывает выбранная газовая среда.
«На титановый сплав с добавлением алюминия, хрома, ниобия мы нанесли электроискровым легированием цирконий. Этот метод похож на микросварку: материал электрода переносится на поверхность детали под действием коротких импульсов тока. Но от выбора газовой среды результат меняется», — комментирует Евгения Замулаева, научный сотрудник научно-учебного центра самораспространяющегося высокотемпературного синтеза МИСИС-ИСМАН (НУЦ СВС).
По словам эксперта, в аргоне получилось пластичное бездефектное покрытие на основе бета-циркония. Оно устойчиво к образованию трещин, но не обеспечивает достаточной устойчивости к износу. В этилене образовалось покрытие с карбидными наночастицами и интерметаллидом на основе циркония и алюминия. Такая структура повышает твердость, но при эксплуатации карбиды отслаиваются, провоцируя абразивные повреждения.
Проведенные испытания подтвердили, что наилучшие эксплуатационные качества демонстрирует покрытие, полученное в азоте. Оно характеризуется максимальной твердостью, минимальной степенью износа и наименьшим коэффициентом трения среди исследованных вариантов.
«Мы доказали, что возможно “программировать” свойства покрытия еще на этапе его нанесения, словно настраивая параметры 3D-печати. В будущем это позволит создавать умные поверхности, которые сами подстраиваются под условия работы», — заключает Евгений Левашов, заведующий кафедрой порошковой металлургии и функциональных покрытий, директор НУЦ СВС.
Ранее в России создали сверхпрочные покрытия для авиадвигателей. Подробнее о них написано в другом материале Hi-Tech Mail.
