Специалисты университета МИСИС разработали новый метод защиты деталей из никелевых суперсплавов от износа и окисления. Как сообщили в пресс-службе вуза, это призвано решить многие проблемы производства авиационных двигателей и силовых турбин.

«Ученые НИТУ МИСИС предложили новую технологию нанесения стойких к окислению покрытий на никелевые жаропрочные сплавы с использованием в качестве наплавляемого материала промышленно изготавливаемых гранул из максимально жаростойких сплавов. Покрытия наносятся методом вакуумно-импульсно-дугового плавления тонкого слоя гранул, предварительно закрепленных на поверхности», – отметили в пресс-службе.

Никелевые суперсплавы используются для производства наиболее теплонагруженных деталей современных авиационных двигателей и турбин. При этом, как пояснили металлурги, большая часть таких деталей пока изготовляется методом горячего изостатического прессования гранул с последующей размерной обработкой, что весьма трудоемко и приводит к большому количеству отходов.

Кроме того, уточняется, что даже наиболее передовые технологии, такие как лазерная сварка в порошковом слое и электронно-лучевая порошковая сварка, не позволяют сразу получать поверхности высокого качества. Не полностью расплавленные гранулы и высокая шероховатость поверхностей требуют доработки.

Технология МИСИС позволяет создавать плотное и равномерное покрытие толщиной порядка 100 мкм, которое при нагреве предотвращает диффузию вредных для окисления элементов из подложки к поверхности и поддерживает стабильность слоя оксида алюминия в течение всего срока эксплуатации. Нанесение защитного покрытия, включающее оплавление шероховатой поверхности, позволяет одновременно и залечить дефекты, и легировать поверхность жаростойкими элементами.

«Для чистоты процесса покрытия наносились в вакууме, что потребовало разработать оригинальную электрическую схему, использующую начальный высоковольтный пробой, для формирования канала последующего дугового разряда. Полученные покрытия имеют субмикронную структуру, состоящую из интерметаллических соединений NiAl и Ni3Al, которые обладают высокой устойчивостью к окислению при температурах до 1000 °C. Небольшие добавки Cr, Co и Hf контролируют диффузию Al к поверхности, стабилизируя образование плотного слоя оксида алюминия Al2O3», – рассказал старший научный сотрудник Константин Купцов.