НИТУ МИСИС разработал сверхтвердые защитные покрытия с термостойкостью до 1300°C

Ученые НИТУ МИСИС сообщили о разработке новых сверхтвердых покрытий на основе хрома, алюминия, кремния и бора. Материалы отличаются повышенной стойкостью к окислению и термической стабильностью при температурах до 1300°C.

Ключевые свойства новых покрытий

• Улучшенные механические и трибологические характеристики
• Повышенная химическая и коррозионная стойкость
• Выдерживают длительную эксплуатацию при температурах на 100-300 градусов выше по сравнению с аналогами

Как получены покрытия

Покрытия сформированы методом магнетронного распыления с применением композитных керамических мишеней. Соотношение элементов в многокомпонентных составах подбиралось так, чтобы смещать баланс свойств в сторону:

• прочности и износостойкости,
• трибологической стабильности,
• работы при повышенных температурах.

Роль элементов в составе

• Хром формирует прочную основу покрытия
• Бор и кремний повышают твердость и износостойкость
• Алюминий усиливает термостойкость и защищает поверхность от окисления

Результаты испытаний

В рамках работы исследовано 4 варианта покрытий. Все образцы показали хорошую устойчивость к окислению при температурах до 1200°C за счет формирования защитных поверхностных пленок на основе оксидов хрома и алюминия.

Один из составов продемонстрировал устойчивость к окислению при 1300°C. Это связывают с высокой долей алюминия, который формирует промежуточный слой между верхним слоем оксида хрома и неокисленным покрытием, снижая диффузию кислорода в глубину.