Ученые разрабатывают новые металломатричные жаропрочные покрытия

Фото: www.susu.ru

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, ракето-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 денатационного 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».

Южно-Уральский государственный университет   – это университет трансформаций, где ведутся инновационные исследования по большинству приоритетных направлений развития науки и техники. В соответствии со стратегией научно-технологического развития РФ университет сфокусирован на развитии крупных научных междисциплинарных проектов в области цифровой индустрии, материаловедения и экологии. В 2021 году ЮУрГУ победил в конкурсе по программе «Приоритет 2030». Вуз выполняет функции регионального проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (УМНОЦ), который призван решить задачи национального проекта «Наука и университеты».