Покрытие из жаропрочной керамики для защиты изделий от разрушения при воздействии высоких температур создали учёные НИТУ МИСИС совместно с коллегами из Китая. По словам авторов, разработка найдёт применение в машиностроении и энергетической промышленности. Результаты представлены в Open Ceramics. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда и Национального естественнонаучного фонда Китая.
Для расширения диапазона температур, при которых возможна эксплуатация узлов и конструкций в машиностроении и энергетике, требуются материалы с высокой жаропрочностью. Перспективными в этом отношении считаются молибденовые сплавы (сплавы Mo5SiB2 на основе Т2-фазы). Однако, как рассказали в МИСИС, они подвержены высокотемпературному окислению, и при температурах выше 1200 °C материал начинает разрушаться.
Распространённый способ повышения устойчивости молибденовых сплавов к окислению — нанесение на их поверхность защитных покрытий, содержащих кремний (Si) и бор (B). По словам экспертов, такие многокомпонентные «плёнки» при окислении формируют слой боросиликатного стекла с эффектом самозалечивания дефектов и трещин.
Специалисты из НИТУ МИСИС совместно с китайскими коллегами получили жаростойкое покрытие с повышенным содержанием кремния (Mo30Si60B10). Благодаря методу магнетронного распыления коллектив смог создать защитные "плёнки" разной толщины: от 1 мкм до10 мкм.
«Это позволит подобрать оптимальный способ нанесения защитных покрытий для конкретных объектов применения, расширит допустимый уровень теплового, коррозионного и эрозионного воздействия при сохранении функциональных свойств элементов конструкций, повысит срок службы и технические характеристики теплонагруженных узлов и конструкций металлургического производства и двигателестроения», — рассказал заведующий кафедрой порошковой металлургии и функциональных покрытий, директор Научно-учебного центра СВС МИСИС-ИСМАН Евгений Левашов.
В ходе эксперимента учёные установили, что жаростойкое покрытие за счёт повышенного содержания кремния уменьшает скорость окисления молибденовых сплавов в десятки раз при температурах до 1700 °C.
Кроме того, разработка не только влияет на устойчивость сплава к окислению, но и улучшает его механические свойства. Подобные покрытия, по словам исследователей, увеличивают твёрдость на 40 процентов, способность материала сопротивляться растяжению и сжатию на 18 процентов, а сжиматься после снятия растягивающего усилия на 25 процентов.
