Ученые технологического университета МИСИС на основе хрома, алюминия, кремния и бора создали новые сверхтвердые покрытия, обладающие повышенной стойкостью к окислению и термической стабильностью при температурах до 1300 °C.
Режущие инструменты, штампы, пресс-формы, компоненты двигателей, гидравлические системы, узлы трибосопряжения и подшипники регулярно подвергаются высоким нагрузкам, трению и нагреву. Чтобы защитить их от быстрого износа, коррозии и термического разрушения, традиционно в производстве используют специальные покрытия. Достаточно часто используемый нитрид хрома улучшает износостойкость изделий, но многие высокотемпературные трибологические применения требуют покрытий с еще большей стойкостью к окислению и термической стабильностью.
Группа ученых технологического университета МИСИС попробовала изменить соотношения химических элементов, лежащих в основе многокомпонентных составов. И с помощью метода магнетронного распыления с использованием композитных керамических мишеней разработала новое покрытие. По результатам испытаний ученые установили, что высокое содержание хрома формирует прочную основу материала, а бор и кремний повышают его твердость и износостойкость. Алюминий, в свою очередь, отвечает за устойчивость к высоким температурам и защищает поверхность от окисления.
Как заявил один из авторов исследования, доктор технических наук Филипп Кирюханцев-Корнеев, было проведена оценка четырех вариантов покрытий, которые продемонстрировали хорошую стойкость к окислению при температурах до 1200 °C. Это было связано с образованием защитных поверхностных пленок на основе оксидов хрома и алюминия.
– Один из образцов успешно противостоял окислению при 1300 °C, 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, – сказал Филипп Кирюханцев-Корнеев.
Итогом работы ученых стало создание покрытий, 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.
Мона Платонова.
