В ТНЦ СО РАН повысили срок работы пористых металлических горелок до пяти раз

– Сейчас по всему миру активно ведутся разработки пористых интерметаллидных сплавов, способных работать в окислительных средах и выдерживать без разрушения высокие температуры (свыше 1 000 ℃). Такие материалы необходимы для создания передовых энергоустановок и аппаратов химической технологии. Известно, что даже небольшая добавка на уровне 0,05 атомных процентов редкоземельных элементов (РЗЭ), таких как диспрозий, иттрий или гадолиний, значительно повышает стойкость сплавов к окислению, а значит, и срок их службы при высоких температурах, – говорит младший научный сотрудник лаборатории технологического горения Никита Пичугин.

Как отмечают в ТНЦ СО РАН, подобные пористые изделия изготавливаются в основном с помощью порошковых технологий, однако в России порошки металлов с микроконцентрациями РЗЭ практически недоступны. Поэтому задачей ученых было разработать оборудование и технологию для нанесения РЗЭ на поверхность порошков, а также продемонстрировать возможность их применения для создания пористых изделий с улучшенными свойствами.

Сотрудники лаборатории перспективных технологий предложили специальное оборудование для модификации доступных коммерческих порошков. Обработка проводилась в камере электронно-пучковой установки: методом магнетронного распыления на поверхность частиц порошка напыляется тонкий слой редкоземельного элемента, а потом под воздействием электронного пучка происходит сплавление покрытия с материалом частицы. Таким образом получается порошковый мастер-сплав с частицами типа «ядро-оболочка». «Ядра» в нем составляют порошки алюминия и хрома, а нанесенные «оболочки» – диспрозий и иттрий.

Полученные мастер-сплавы были использованы для получения пористых интерметаллидов методом СВС. Этот процесс можно сравнить с горением большой бенгальской свечи: смесь порошков никеля, алюминия и мастер-сплава способна медленно гореть при температурах свыше 1 500–1 600 ℃ с образованием пористых структур. Ученые изучили, как правильно использовать новые мастер-сплавы, чтобы микроконцентрация РЗЭ равномерно распределилась по всему объему материала. Испытания показали, что высокотемпературная окислительная стойкость микролегированных пористых материалов в 2–5 раз выше, чем у обычных интерметаллидов. Их применение при изготовлении горелок, в том числе инфракрасных, многократно продлит срок эксплуатации этих изделий при высоких температурах.

Источник: Новости ТНЦ СО РАН