Метод нанесения на частицы алюминиевого порошка пленку редкоземельных металлов, иттрия и диспрозия, позволяющий использовать полученные порошки для производства газовых горелок с высокой стойкостью к окислению, разработали ученые Томского научного центра (ТНЦ) СО РАН, 23 августа сообщает пресс-служба центра.

Результаты исследования метода разработчики представили в статье «Получение и легирование поверхности частиц ядро-оболочка Al@Dy и Al@Y методами магнетронного распыления и обработки импульсным электронным лучом», опубликованной в журнале Materials Today Communications.

Старший научный сотрудник лаборатории перспективных технологий ТНЦ СО РАН Евгений Яковлев пояснил суть проделанной коллективом работы:

«Мы предложили метод получения алюминиевых порошков типа „ядро-оболочка“ с применением электронного пучка и магнетронного напыления. Его новизна состоит в том, что обработка происходит на поверхности множества микроскопических объектов — отдельных частиц порошка, а не уже готовых изделий».

Он уточнил, что сам процесс состоит из двух этапов. На первом пленку на частицы алюминия наносят с помощью магнетрона. А на втором под воздействием электронного пучка происходит сплавление частицы алюминиевого порошка (ядра) с оболочкой из редкоземельных металлов.

Такие частицы со структурой «ядро-оболочка» находят применение в катализе, оптике, водородной энергетике и медицине, поскольку такая их структура обеспечивает значительное улучшение свойств исходных материалов и продление срока службы изделий из них.

Ядро и оболочка частицы такого порошка могут создаваться из различных материалов, но с учетом поставленной задачи — исследования самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), с помощью которого в волне горения можно получать разные изделия, ядрами частиц были выбраны промышленные алюминиевые порошки, а их оболочкой — редкоземельные металлы.

Поскольку только порошки с точно заданной концентрацией редкоземельных металлов и равномерным распределением иттрия (или диспрозия) по поверхности исходного порошка обеспечат газовым горелкам, получаемым из такого порошка в волне горения, повышенную стойкость к высокотемпературному окислению, исследователям пришлось обеспечить эти условия.

«Для решения этих задач был сконструирован специальный манипулятор, находящийся внутри вакуумной камеры. На протяжении всего цикла обработки он постоянно перемешивает частицы порошка, тем самым предотвращая их слипание и обеспечивая равномерность покрытия всех частиц порошка», — рассказал младший научный сотрудник Евгений Пестерев.

Авторский коллектив намерен продолжать исследования по нескольким направлениям. Ученые планируют изучение свойств газовых горелок, полученных методом СВС из созданных по новому методу порошков, а также определение оптимальных параметров технологии получения порошков из различных металлов для других практических приложений.