Изучение структуры и свойств многокомпонентных жаростойких покрытий на основе легированных алюминидов железа и никеля, полученных с использованием ультразвукового воздействия

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 23-79-01245

НазваниеИзучение структуры и свойств многокомпонентных жаростойких покрытий на основе легированных алюминидов железа и никеля, полученных с использованием ультразвукового воздействия

Руководитель Кулевич Виталий Павлович, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" , Волгоградская обл

Конкурс №84 - Конкурс 2023 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-205 - Разработка новых конструкционных материалов и покрытий

Ключевые слова алитирование, ультразвуковое воздействие, алюминиды, легирование, межфазные взаимодействия, жаростойкость, конечно-элементное моделирование, in situ исследования

Код ГРНТИ55.22.29

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Одним из наиболее перспективных направлений, которые достаточно успешно развиваются в мире в области новых металлических материалов с высоким уровнем жаростойкости, жаропрочности и термической стабильности, является создание интерметаллических сплавов на основе никеля и железа. В настоящее время остро стоит вопрос повышения жаростойких свойств таких материалов. Одним из путей решения проблемы является нанесение жаростойких покрытий на основе бинарных интерметаллидов систем Fe-Al или Ni-Al. Основным недостатком бинарных алюминидов железа и никеля является низкотемпературная хрупкость и низкая вязкость при комнатной температуре. Диспергирование структуры покрытий путем их легирования позволит в результате максимизации протяженности межфазных границ и формирования «естественного» диффузионного барьера на границе «покрытие-подложка» не только выиграть в плане жаростойкости, но и обеспечит благоприятное сочетание прочности, пластичности и вязкости разрушения покрытия. Широкого внедрения в производство многокомпонентных систем защиты не происходит по причине высокой трудоемкости методов нанесения, несовершенства технологии, а главное отсутствия теоретических данных о механизмах взаимодействия легирующих элементов (Cr, Mo, W, Nb, Ti) с основными компонентами покрытий (Fe, Ni, Al). Другой существенной проблемой, возникающей при создании жаростойких покрытий, является нестабильность их характеристик, обусловленная качественными и количественными изменениями многих структурно-чувствительных, физико-химических и механических свойств в процессе эксплуатации. Данный проект направлен на комплексное исследование состава, структуры и свойств многокомпонентных жаростойких покрытий на основе легированных алюминидов железа и никеля в процессе их формирования при ультразвуковом алитировании и эволюции при последующем высокотемпературном воздействии (в том числе in situ, т.е. непосредственно во время нагрева).

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Проведены исследования жаростойкости алюминидных покрытий на поверхности железоникелевых сплавов (ХН32Т, ХН65МВ, ХН50ВМТЮБ, 10Х11Н23Т3МР, ХН45МВТЮБР). Показана эффективность алюминидных покрытий против окисления при температурах до 1300 °С для сплавов ХН32Т и ХН50ВМТЮБ и выше 900 °С для 10Х11Н23Т3МР. Покрытия значительно снижают привес массы образцов в исследованном временном диапазоне. Покрытия на сплавах ХН45МВТЮБР и ХН65МВ не обеспечивают защиты подложки от окисления ввиду их разрушения при длительных выдержках. Установлено, что алюминидные покрытия на сплавах ХН32Т, ХН45МВТЮБР, ХН50ВМТЮБ, 10Х11Н23Т3МР обладают хорошей трещиностойкостью в условиях термоциклирования, а покрытие на сплаве ХН65МВ склонно к растрескиванию. Исследование адгезионной и когезионной прочности покрытий показали, что покрытия на сплавах 10Х11Н23Т3МР и ХН50ВМТЮБ не склонны к адгезионному разрушению и имеют высокую когезионную прочность. Покрытия на сплавах ХН32Т и ХН45МВТЮБР более склонны к когезионному разрушению. А покрытие на сплаве ХН65МВ подвержено адгезионному разрушению. Показано, что алюминидные покрытия снижают удельную теплоемкость и коэффициент теплопроводности материала. Очень низкая теплопроводность алюминидных покрытий обусловлена содержанием большого количества легирующих компонентов. Проведено конечно-элементное моделирование поведения алюминидных покрытий в условиях действия контактных нагрузок, стационарного и нестационарного температурного поля. Показано влияние алюминидных покрытий на напряженно деформированное состояние материала при контактных нагрузках и теплоизолирующие свойства покрытий в условиях высокотемпературной эксплуатации изделий.

Публикации

1. Кулевич В.П., Богданов А.И., Шморгун В.Г. Aluminizing of the EP648 alloy by hot-dipping EPJ Web of Conferences, EPJ Web of Conferences, Vol. 321, p. 02007 (год публикации - 2025)
10.1051/epjconf/202532102007

2. Кулевич В.П., Богданов А.И., Шморгун В.Г., Кузнецов С.А. ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ АЛЮМИНИДНОГО ПОКРЫТИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ СПЛАВА ХН50ВМТЮБ ПРИ ЖИДКОСТНОМ АЛИТИРОВАНИИ Металлург, №4, С. 40-43. (год публикации - 2025)
10.52351/00260827_2025_4_40

3. Кулевич В.П., Богданов А.И., Шморгун В.Г. ФОРМИРОВАНИЕ ЖАРОСТОЙКОГО АЛЮМИНИДНОГО ПОКРЫТИЯ НА СПЛАВЕ ХН32Т ПРИ ЖИДКОСТНОМ АЛИТИРОВАНИИ Металлург, №5, с. 75-78 (год публикации - 2025)
10.52351/00260827_2025_5_75