Как известно, основной задачей, стоящей перед создателями турбин тепловых электростанций и реактивных двигателей, является повышение температуры их работы. Оно ведёт к увеличению КПД турбины и улучшению её эксплуатационных характеристик. Для решения этой задачи применяют жаропрочные и жаростойкие сплавы. С середины 40-х годов прошлого века в качестве таких материалов выступали так называемые суперсплавы – высоколегированные сплавы на основе никеля, упрочняющиеся за счет микроскопических частиц алюминида никеля. Но сейчас для этой группы сплавов достигнут предел – их предельная температура работы ныне составляет 1100 градусов Цельсия. Вот почему, начиная с восьмидесятых годов, ученые активно ведут поиск способов работы со сплавами следующего поколения.
Поэтому 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. Но есть у них и существенный недостаток – чрезвычайная хрупкость, возникающая при комнатной температуре. Этот недостаток можно преодолеть путём изменения микроструктуры.
Специалисты из Института металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН сумели создать серию принципиально новых низколегированных сплавов на основе алюминидов никеля и железа. Первый из них – порошковый сплав на основе NiAl с наночастицами оксида иттрия, способный работать при температуре 1450-1550 градусов. Второй – литейный сплав на основе Ni3Al. В нем создана специальная наноструктура, стабилизированная наночастицами соединений тугоплавких металлов, обеспечивающая хорошую прочность и 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. Третий – 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.
"