Специалисты из Института металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН сумели создать серию принципиально новых низколегированные сплавы на основе алюминидов никеля и железа.

Задача, которая стоит перед создателями турбин тепловых электростанций и реактивных двигателей – повышение температуры их работы. При этом увеличивается КПД турбины и улучшаются ее эксплуатационные характеристики. Эту задачу решают, применяя жаропрочные и жаростойкие сплавы. С середины 40-х годов прошлого века в качестве таких материалов выступают так называемые суперсплавы – высоколегированные сплавы на основе никеля, которые упрочняются за счет микроскопческих частиц алюминида никеля. Сейчас достигнут предел для этой группы сплавов – предельная температура их работы ныне составляет 1100 градусов Цельсия. Вот почему, начиная с восьмидесятых годов, ученые активно ведут поиски способов работы со сплавами следующего поколения.

Наибольший интерес представляют материалы, сделанные из чистого алюминида никеля или железа. Помимо того, что их температура плавления выше, чем у никелевых суперсплавов, они практически не окисляются в атмосфере газов сгоревшего топлива. В тоже время у этих материалов есть существенный недостаток – они чрезвычайно хрупки при комнатной температуре. Этот недостаток можно преодолеть за счет изменения микроструктуры.

Сплавы, изготовленные специалистами ИМЕТа:

• Литейный сплав на основе Ni₃Al. В нем создана наноструктура, стабилизированная наночастицами соединений тугоплавких металлов, обеспечивающая хорошую прочность при низкой и при высокой температуре. Рабочая температура сплава составляет 1300 градусов Цельсия, а на созданном оборудовании из него можно отливать единичные образцы и небольшие партии турбинных лопаток.

• Порошковый сплав на основе NiAl с наночастицами оксида иттрия, способный работать при температуре 1450–1550 градусов.

• Сплав на основе Fe-Cr-Al, отличающийся повышенной стойкостью к окислению при тех же температурах.

Из этих сплавов изготовлены лопатки для малоразмерных газотурбинных двигателей, которые в настоящее время проходят испытания.