Метод получения порошков со структурой ядро-оболочка предложен в ТНЦ СО РАН

Ученые Томского научного центра СО РАН нанесли пленки иттрия и диспрозия на отдельные частицы алюминиевого порошка. Такие порошки с содержанием редкоземельных металлов позволят производить методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза эффективные газовые горелки, отличающиеся высокой стойкостью к окислению. Исследование выполнено в рамках проекта РНФ (№ 21-79-10445), его результаты представлены в журнале Materials Today Communications .

– 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. Процесс состоит из двух этапов. Сначала нужная пленка наносится с помощью магнетрона, а затем под воздействием электронного пучка происходит сплавление ядра (алюминиевого порошка) с оболочкой – редкоземельными металлами, – поясняет старший научный сотрудник лаборатории перспективных технологий Евгений Яковлев.

Частицы со структурой «ядро-оболочка» используются в области катализа, оптике, в водородной энергетике и в медицине. Их применение позволяет значительно улучшить свойства различных материалов и продлить срок службы произведенных из них изделий. При этом ядро и оболочка частицы могут создаваться из разнообразных материалов. Специально для решения задач, связанных с СВС-синтезом, с помощью которого в волне горения можно получать разные изделия, для ядер частиц были взяты промышленные алюминиевые порошки, а для их оболочек – редкоземельные металлы.

Исследователи были заинтересованы в получении порошков с точно определенной концентрацией редкоземельных металлов и равномерному распределению иттрия (или диспрозия) по исходной смеси порошков. Только при соблюдении этих условий газовые горелки, получаемые из такого порошка в волне горения, будут отличаться повышенной стойкостью к высокотемпературному окислению.

– Для решения этих 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, – говорит младший научный сотрудник Евгений Пестерев.

Авторский коллектив в составе Евгения Яковлева, Всеволода Петрова, Евгения Пестерева и Анатолия Мазного планирует продолжить начатые исследования по нескольким направлениям: изучение свойств газовых горелок, полученных методом СВС из созданных по новому методу порошков, а также выбор оптимальных режимов получения порошков из различных металлов для других практических приложений.