Стенд для ускорения разработки прочных покрытий материалов разработали в Сибири

Новосибирск. 28 мая. ИНТЕРФАКС - Специалисты Института сильноточной электроники СО РАН (ИСЭ СО РАН, Томск) совместно с коллегами из Института ядерной физики им.Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН, Новосибирск) создали вакуумно-электронно-ионно-плазменный стенд (ВЭИПС), который позволит в разы снизить срок создания жаростойких и износостойких тонкопленочных материалов, сообщает пресс-служба ИЯФ СО РАН.

"Стенд установлен на канал синхротронного излучения (СИ), и специалисты могут наблюдать in situ (на месте - ИФ), как происходит эволюция фазового состава, параметров структуры упрочняющих, антикоррозионных и жаростойких покрытий в ходе их нанесения на материал. Это позволит в режиме реального времени оптимизировать процесс нанесения покрытия", - говорится в сообщении.

Предварительные эксперименты по отработке технологии проходят в Центре коллективного пользования "Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения" (ЦКП "СЦСТИ"). Планируется, что в будущем стенд заработает на одной из пользовательских станций ЦКП "Сибирский кольцевой источник фотонов" (СКИФ).

Стенд создан в рамках Федеральной научно-технической программы развития синхротронных и нейтронных исследований и исследовательской инфраструктуры на 2019-2027 годы.

"Методов инженерии поверхности довольно много, в Институте (сильноточной электроники - ИФ) мы создаем электроразрядное и плазменное оборудование и разрабатываем технологии, которые позволяют улучшать характеристики материалов. Например, воздействуя на поверхность какой-то детали плазмой, мы можем осадить на нее ионы титана и азота, которые, вступая в химическую реакцию друг с другом, образуют единую кристаллическую решетку и формируют покрытие нитрид титана. Твердость такого металлокерамического покрытия составляет 25 Гигапаскалей, что значительно выше этой же характеристики у твердого сплава", - отмечает заведующий лабораторией пучково-плазменной инженерии поверхности ИСЭ СО РАН Владимир Денисов.

В целом все методы направлены на решение одной большой задачи - создание конструкционных материалов, способных работать в экстремальных условиях: например, лопатка турбины в авиадвигателе постоянно работает при температурах выше 1 тыс. градусов, и к тому же в условиях термоциклирования, то есть постоянного и резкого изменения температурного режима.

По его словам, семь научных групп уже провели ряд экспериментов на стенде ВЭИПС с использованием пучка синхротронного излучения и продемонстрировали, что всю необходимую информацию о процессе можно получить значительно быстрее, чем обычно - всего за пару дней.

В частности, эксперименты по напылению материалов вакуумно-дуговым методом показали, в какие моменты и как необходимо менять ток разряда, давление и еще ряд параметров, чтобы изменить фазовый состав многокомпонентного покрытия.

Помимо создания установки проект включает в себя комплекс научных мероприятий и мероприятия по подготовке кадров в области синхротронных и нейтронных исследований в РФ и привлечению научных групп к исследованиям с использованием синхротронного излучения. Головным исполнителем является ИСЭ СО РАН, соисполнителями выступают ИЯФ СО РАН, Томский политехнический университет, Томский государственный университет, Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, Институт электрофизики Уральского отделения РАН, Уфимский университет науки и технологий и предприятие авиационной отрасли НПА "Технопарк-АТ" (Уфа).