Специалисты из Университета МИСИС разработали инновационную методику создания защитных покрытий для объектов морской инфраструктуры, прибрежных сооружений и промышленных деталей, эксплуатируемых во влажной среде. По результатам исследований, наиболее эффективной в плане защиты от коррозии оказалась технология электроискрового легирования при создании высокоэнтропийных покрытий.
Любой сплав подвержен окислению при постоянном воздействии воды. Даже нержавеющие стали не всегда способны противостоять таким условиям: их поверхность может быть повреждена трением и воздействием морской соли.
«Университет МИСИС, являясь авторитетным лидером в сфере материаловедения, ставит перед собой задачу разработки материалов, обладающих набором характеристик, востребованных для их использования в промышленности. Технология нанесения защитного покрытия, созданная специалистами НИТУ МИСИС под руководством профессора Дмитрия Штанского, признанного ведущего материаловеда как в России, так и в мире, может быть применена промышленными предприятиями для защиты объектов морской и прибрежной инфраструктуры », — отметила ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.
Для увеличения долговечности деталей, эксплуатируемых в агрессивных средах, исследователи НИТУ МИСИС разработали способ нанесения электроискровым легированием аморфное покрытие, состоящее из высокоэнтропийного сплава с добавлением бора.
Константин Купцов, кандидат технических наук и старший научный сотрудник научно-учебного центра самораспространяющегося высокотемпературного синтеза МИСИС-ИСМАН, поясняет: «Аморфная структура характеризуется хаотичным расположением атомов, лишенным упорядоченности, свойственной кристаллической решётке. Эта нерегулярность повышает устойчивость материала к коррозии, поскольку агрессивные вещества не могут легко проникать внутрь его структуры. Полученный нами материал обладает свойствами, сопоставимыми с нержавеющей сталью, но при этом в 4 раза прочнее. Использование покрытий способно продлить срок эксплуатации изделий, применяемых в морской среде, например, насосных систем, импеллеров, клапанов и валов. В результате предприятия смогут сократить расходы на техническое обслуживание и ремонт».
Характеристики и строение покрытия определяются сочетанием его состава и параметров последующей обработки. В одних условиях создают прочное и коррозионностойкое покрытие, которое идеально подходит для деталей, подвергающихся постоянному воздействию воды. В других – придают ему повышенную твёрдость для усиленной защиты от трения и износа. Результаты исследования были опубликованы в научных изданиях Materials Today Communications (Q1) и Journal of Alloys and Compounds (Q1).
«Разработка материалов с высокой энтропией, включая аморфные, представляет собой одно из многообещающих направлений в современной материаловедении. Такие материалы характеризуются повышенной твёрдостью и обладают устойчивостью к износу, коррозии и воздействию агрессивных факторов — химических, например, морской соли, атмосферных явлений и температурных перепадов», — рассказал д.ф.-м.н. Дмитрий Штанский, профессор кафедры порошковой металлургии и функциональных покрытий, директор научно-исследовательского центра «Неорганические наноматериалы» НИТУ МИСИС.
Работа была выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант № 20–79–10104-П).