Создан жаростойкий материал с редкоземельными металлами для энергоустановок

Младший научный сотрудник лаборатории технологического горения Томского научного центра СО РАН Никита Пичугин сообщил, что ученые повысили срок работы пористых металлических горелок до пяти раз.

Срок работы пористых металлических горелок, которые способны выдерживать без разрушений температуру более 1 тыс. градусов, повысили до пяти раз ученые Томского научного центра СО РАН. Они необходимы для создания передовых энергоустановок и аппаратов химической технологии, сообщили ТАСС в пресс-службе Минобрнауки РФ.

"Сейчас по всему миру активно ведутся разработки пористых интерметаллидных сплавов, способных работать в окислительных средах и выдерживать без разрушения высокие температуры (свыше 1 тыс. градусов). 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", - приводятся в сообщении слова младшего научного сотрудника лаборатории технологического горения Никиты Пичугина.

По словам ученых, 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.

Исследователи 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 самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (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 градусов с образованием пористых структур", - поясняется в сообщении.

Об исследовании
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 два-пять раз выше, чем у обычных интерметаллидов. Их применение при изготовлении горелок, в том числе инфракрасных, многократно продлит срок эксплуатации этих изделий при высоких температурах. Результаты исследования представлены в высокорейтинговых журналах Vacuum и International Journal of Alloys and compounds.