Вчені Південно-Уральського державного університету (ЮУрДУ) представили новий жаростійкий сплав, здатний зберігати структурну цілісність за температури 1100 °C протягом 100 годин безперервних випробувань. За даними пресслужби вишу, переданого ТАСС, захисний оксидний шар розробленого матеріалу демонструє стійкість до окислення, що перевищує показники покриттів на основі поширених авіаційних сплавів у 2,6 раза. Розробка позиціонується як потенційний матеріал для деталей і захисних покриттів у металургійних печах, газових турбінах і турбореактивних двигунах.

Склад і механізм захисту

До складу нового сплаву входять п'ять компонентів: алюміній, кобальт, хром, нікель і ніобій. При цьому атомні частки алюмінію та ніобію вдвічі менші, ніж у решти трьох елементів. Ключову роль у захисному механізмі відіграє ніобій: при нагріванні до 1100 °C він сприяє утворенню подвійних оксидних сполук з алюмінієм і хромом, а також спеціалізованих кристалічних структур, збагачених ніобієм. Саме ці мікроструктури формують бар'єр, що перешкоджає подальшому проникненню кисню вглиб матеріалу та руйнуванню його кристалічної решітки за екстремальних температур.

Результати 100-годинних випробувань

За підсумками 100 годин термічного впливу питомий приріст маси нового сплаву склав 1,363 мг/см². Для наглядного порівняння: широко використовуваний жароміцний сплав Inconel 617 за аналогічний період набрав би близько 3,6 мг/см². Різниця у 2,6 раза підтверджує заявлену пресслужбою ЮУрДУ багаторазову перевагу за стійкістю до окислення. Важливо, що в процесі випробувань структура матеріалу зберігала щільність: на поверхні не фіксувалися тріщини, пори чи відшарування оксидного шару, що свідчить про стабільність захисного покриття у часі.

Перспективи застосування

Розробники вказують на кілька практичних напрямків впровадження. У металургії сплав може бути використаний для виготовлення елементів печного обладнання, що працюють в умовах прямого контакту з високотемпературними газами. В авіаційній та енергетичній галузях матеріал розглядається як кандидат для деталей газових турбін і турбореактивних двигунів, де ресурс компонентів безпосередньо залежить від швидкості окислення за робочих температур. Підвищена стійкість до окислення потенційно дозволить збільшити міжремонтний період обладнання та знизити витрати на заміну вузлів, що працюють в екстремальних термічних режимах.

Контекст і значущість розробки

Створення сплавів із підвищеною жаростійкістю залишається одним із пріоритетних завдань матеріалознавства, оскільки зростання робочих температур у турбінних установках та металургійних агрегатах безпосередньо пов'язане з підвищенням їхнього ККД. Існуючі нікелеві суперсплави, такі як Inconel 617, вже багато років є галузевим стандартом, проте їхня окисна стійкість за температур вище 1000 °C залишається обмеженою. Підхід ЮУрДУ, заснований на контрольованому введенні ніобію в обмеженій кількості для формування подвійних оксидних фаз, є альтернативним шляхом до вирішення цього завдання. подальші етапи, як правило, включають масштабування плавки, перевірку в реальних умовах експлуатації та сертифікацію для конкретних галузевих стандартів.