Ученые ЮУрГУ разрабатывают новые металломатричные жаропрочные покрытия

В рамках стратегического проекта «Новые перспективные материалы» по программе «Приоритет 2030» ученые ЮУрГУ разрабатывают новые составы и методы получения композиционных покрытий с включениями неметаллических и интерметаллических высокоэнтропийных соединений. Исследование получило поддержку РНФ.

Применение аддитивных технологий производства позволяет получить покрытия уникального состава, что обеспечивает такие свойства материала, как жаропрочность, коррозионную стойкость, стойкость к ионизирующему излучению, способность поглощать или отражать электромагнитное излучение.

Последние десятилетия активно развивается новая технология производства деталей путем послойного добавления материала. Такой метод синтеза изделий получил название аддитивной технологии производства и применяется для изготовления изделий из различных материалов: пластика, металла, бетона и др. Широкое применение в настоящее время эта технология получила для создания металлических и неметаллических прототипов и функциональных изделий.

Прикладные аспекты аддитивных технологий производства давно находятся в сфере научных интересов ученых ЮУрГУ. При поддержке гранта Российского научного фонда удалось применить аддитивные технологии (лазерную наплавку и детонационное напыление) для получения металломатричных композиционных покрытий принципиально нового состава. Наполнителями покрытий являются частицы неметаллических и интерметаллических высокоэнтропийных соединений.

Особенность проекта заключается в том, что аддитивные технологии используются для получения покрытий, содержащих высокоэнтропийные фазы, непосредственно из порошковых смесей чистых компонентов или из порошков низкоэнтропийных сплавов.

«Для создания покрытий предварительно создаются составы порошковых смесей методами термодинамического и кинетического моделирования. В этом помогают программные комплексы FactSage 8.0 и Thermo-Calc. Такие смеси обеспечивают формирование неметаллических и интерметаллических высокоэнтропийных фаз в матрице покрытия», – говорит руководитель проекта, доцент кафедры «Материаловедение и физико-химия материалов» ЮУрГУ Наталия Шабурова.

Полученные образцы покрытий анализируются с точки зрения адгезионных характеристик, коррозионной стойкости в электролитах и газовой коррозии. Также учеными запланированы структурные исследования материала.

Новые покрытия благодаря уникальному сочетанию эксплуатационных характеристик могут быть востребованы в различных отраслях: двигателестроении, ракетно-космической технике и многих других, где поверхности подвергаются тепловому воздействию.

До сегодняшнего дня работы, посвященные такому способу получения композиционных покрытий, в научной литературе не были представлены. Проект получил поддержку Российского научного фонда (РНФ) в размере 1,5 млн рублей на первый год проведения исследования. Срок исполнения проекта рассчитан на два года.

«Гранты для ученого – это, прежде всего, возможность продолжать свои исследования, это подтверждение того, что тематика его исследований является актуальной, перспективной и имеет ценность не только для него самого, но и для будущего всей страны. Для студентов и аспирантов работа в составе малых научно-исследовательских групп, кроме прибавки к стипендии, позволяет приобрести нужные навыки и знания, которые пригодятся в дальнейшей самостоятельной работе», – говорит ученый.

Научный коллектив ЮУрГУ в своей работе использует современный компьютеризированный комплекс для лазерной наплавки FL-Clad-R-4 и установку детонационного напыления CCDS2000 на базе созданной в 2017 году лаборатории ЮУрГУ «Механики, лазерных процессов и цифровых производительных технологий». На базе лаборатории уже выполнен ряд научно-исследовательских работ по заказу промышленных компаний и государственных корпораций «Роскосмос», «Транснефть», «SMS-group», «Челябинский трубопрокатный завод», АО «КОНАР».

Источник:

Научная Россия