Создан жаростойкий материал с редкоземельными металлами для энергоустановок

ТОМСК, 6 марта. /ТАСС/. 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.