Сведения об образовательной организации Версия сайта для слабовидящих Приемная комиссия

В лабораториях университета ведутся работы по получению новых нанокомпозитных покрытий

(23.11.2021)

Новые нанокомпозитные покрытия будут применяться для защиты ответственных деталей и механизмов, подверженных абразивному и адгезионному износу.

Уже в течение многих лет простые покрытия широко используются в качестве защитных. Однако постоянно возрастающие промышленные требования, такие как высокие характеристики коррозионной стойкости, твердости и износостойкости обусловили необходимость разработки новых видов покрытий, удовлетворяющих таким требованиям. Директор Центра высоких технологий БГТУ им. В.Г. Шухова кандидат технических наук Вячеслав Сирота отметил, что многокомпонентные покрытия, полученные синтезом из комбинации материалов, имеющих различный элементный состав, имеют уникальные функциональные и защитные свойства. Однако для получения таких покрытий необходимы и композиционные мишени, воспроизводимость которых является решающим фактором при выборе способа их изготовления, что в целом и определило направления наших последних исследований.

Роботизированный комплекс детонационного напыления

В настоящее время на базе лабораторий Центра высоких технологий БГТУ им. В.Г. Шухова при финансовой поддержке РНФ ведутся работы по получению композиционных мишеней методом детонационного газотермического напыления, а также получению новых вакуумных нанокомпозитных покрытий, в результате распыления таких мишеней методом магнетронного напыления.

«Получение мишеней детонационным газотермическим напылением позволяет получать практически любые порошковые композиции, а сам метод обладает высокой эффективностью осаждения покрытия до 90%, возможностью напыления больших площадей при относительно низкой стоимости процесса, дифференциацией по толщине и размерам покрытия», — комментирует кандидат технических наук Марина Агеева.

Технология изготовления позволяет наносить покрытия толщиной 0,3–1 мм из смеси порошков металлов, сплавов, металлокерамики, оксидной и бескислородной керамики. Покрытия наносятся на поверхности изделий, которые изготовлены из углеродных композиционных материалов, металлических сплавов, титана, алюминия и керамики. Поэтому использование кумулятивно-детонационной технологии возможно и для создания защитных покрытий у изделий, работающих в экстремальных условиях.

По результатам уже проведенных исследований научным коллективом были отработаны технологические решения, обеспечивающие формирование мишени в виде толстого однородного композиционного металлокерамического покрытия, от смешивания порошковой композиции до ее напыления на медную основу будущего катода. В итоге были синтезированы мишени для установки магнетронного нанесения покрытий UNICOAT 200 (Russa) с металлокерамическим композиционным покрытием 63 Ni - 21 Cr - 15 B4C wt. %:

Мишени для установки магнетронного нанесения покрытий UNICOAT 200 (Russa)
с металлокерамическим композиционным покрытием 63 Ni - 21 Cr - 15 B4C wt. %:
а) плоская мишень; б) цилиндрическая мишень (вращающаяся)

Полученные мишени Ni-Cr-B4C были с успехом использованы учеными для получения композиционных покрытий Ni–B/Cr7C3, которые наносили методом ВЧ магнетронного распыления. Синтезированные покрытия имеют плотную однородную структуру без столбчатого роста с выраженной текстурированной поликристалличностью. Проведенные трибологические испытания на износ и определение адгезионной/когезионной прочности царапанием показали высокие прочностные и адгезионные характеристики такого нанокомпозитного покрытия. Твердость покрытия при глубине индентирования 1 мкм (50% толщины покрытия) составила не менее 11 Гпа.

СЭМ-изображения поперечного скола (a) и поверхности (b) покрытия Ni-B/Cr3C2