Закаляющий «душ» из азота: ученые подобрали сверхпрочную защиту для буров и турбин
Российские ученые подобрали оптимальный способ напыления защитного слоя для буров, фрез и деталей турбин. Полученный в ПНИПУ материал оказался в несколько раз тверже стали.
Исследователи опробовали на практике перспективное соединение, в состав которого входят цирконий, алюминий и азот. Оно отличается высокой прочностью, устойчивостью к нагреву и коррозии, а также низким коэффициентом трения.
Главной задачей было определить, при каких условиях напыления покрытие приобретает оптимальные свойства. Ученые меняли давление газа в камере и содержание азота, а затем проверяли структуру, твердость, прочность сцепления с основой и коэффициент трения полученных покрытий.
Лучший результат показал состав с содержанием азота 10%. Для сравнения, при высокой концентрации — порядка 40% — покрытие становилось хрупким и быстро растрескивалось.
«Покрытие продемонстрировало высокую прочность: даже под огромной нагрузкой оно не отслаивалось, а лишь истиралось. Чтобы пробить его до основы, потребовалось приложить силу более 70 ньютонов. Это нагрузка, соответствующая гире весом 7 килограммов, сфокусированная на острие алмазной иглы — для тончайшего покрытия это очень высокий показатель», — рассказала Анна Каменева, доктор технических наук, профессор кафедры инновационных технологий машиностроения ПНИПУ.
По мнению исследователей, разработка может найти применение для защиты буров, фрез, сверл, резцов проходческих комбайнов, а также деталей машин и турбин. Более износостойкий инструмент позволит реже заменять детали, повысить скорость обработки и снизить затраты электростанций, месторождений и других предприятий.
Режущие инструменты и детали оборудования в энергетике, на буровых установках и горных предприятиях работают при высоких температурах, скоростях и нагрузках. Из-за трения и износа их приходится регулярно заменять, что увеличивает затраты и может замедлять производство. Защитные покрытия позволяют продлить срок службы таких устройств.
