В НИТУ МИСИС разработали сверхтвердые защитные покрытия, рассчитанные на работу при температурах до 1300 °C, сообщила пресс-служба Минобрнауки РФ. Это многокомпонентные материалы на основе хрома, алюминия, кремния и бора, которые сохраняют механическую прочность и устойчивость к окислению в условиях сильного нагрева и агрессивной среды.
Такие покрытия применяют там, где металл постоянно испытывает нагрузку и трение: в режущем инструменте, штампах и пресс-формах, деталях авиационных и энергетических установок, узлах трения и подшипниках. Высокая температура и контакт с кислородом ускоряют износ и коррозию, поэтому защитный слой становится критически важным. Распространенный нитрид хрома хорошо работает в стандартных условиях, но при экстремальных температурах его возможностей уже недостаточно.
Новые покрытия получили методом магнетронного распыления с использованием керамических мишеней. Изменяя соотношение элементов, исследователи настраивали свойства материала под разные задачи. Хром формирует прочную основу, бор и кремний повышают твёрдость и износостойкость, а алюминий отвечает за термическую стабильность и защиту от окисления.
Мы исследовали 4 варианта покрытий, которые продемонстрировали хорошую стойкость к окислению при температурах до 1200 , что связано с образованием защитных поверхностных пленок на основе оксидов хрома и алюминия. Один из образцов успешно противостоял окислению при 1300 , что обусловлено высокой концентрацией алюминия, который участвует в образовании промежуточного слоя между верхним слоем оксида хрома и неокисленным покрытием, предотвращая диффузию кислорода в глубину покрытия.
Мы получили покрытия, которые обладают превосходными механическими и трибологическими свойствами, а также повышенной химической и коррозионной стойкостью. При длительной эксплуатации они выдерживают температуру на 100−300 градусов больше, чем аналоги.
Результаты работы коллектива НИТУ МИСИС опубликованы в научном журнале Coatings и рассматриваются как основа для дальнейшего промышленного применения.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что создан высокопрочный сплав железа и никеля для атомной промышленности.
