В 2019 году в ИФМ создана молодежная лаборатория лазерной и плазменной обработки. В ее составе два доктора, один кандидат наук, 6 аспирантов. Их отличают хорошие компетенции в технологиях получения покрытий, исследованиях механических характеристик, структурно-фазовом анализе, моделировании материалов, а также нацеленность на практическое применение результатов исследований.

На имеющемся теоретическом фундаменте разработаны оригинальные материалы для покрытий, подвергающихся экстремальным механическим и тепловым нагрузкам.  Эти материалы реализованы в виде порошков и порошковых проволок, что технологично для наплавки (лазерной и дуговой); газотермического напыления (металлизация, плазменное, сверхзвуковое газовоздушное). Получение покрытий из разработанных материалов реализуется в партнерстве с инновационными компаниями в Екатеринбурге, Березовском, Верхней Пышме, Нижнем Тагиле, Саратове. Совместно с другими лабораториями ИФМ проводятся работы:

  • структурно-фазовые исследования от макро- до наноуровня (оптическая, сканирующая и просвечивающая электронная микроскопия, измерение твердости, рентгенографический фазовый анализ);
  • базовые механические испытания (разрыв, изгиб, ударный изгиб, усталость, ползучесть);
  • оригинальные механические испытания (высокотемпературное нагружение, трибологические испытания до 900°C, оценка кавитационной стойкости);
  • Моделирование поведения жидкого металла при кристаллизации в условиях ограниченного объема и большой кривизны поверхности. Используется для разработки технологий дугового аддитивного выращивания, одно- и двухдуговой, лазерной наплавки цилиндров малого диаметра.
  • конечно-элементные расчеты тепловых полей, напряжений и деформаций при высокотемпературных видах обработки в оригинальном САЕ-программном пакете BAZIS;

Материалы для покрытий включают:

  • Метастабильный аустенит, при высоких механических нагрузках в нем резко повышается твердость, формируется благоприятное соотношение прочность-пластичность и происходит рассеяние внешней энергии на мартенситное превращение. Он нашел применение для обеспечения кавитационной стойкости лопаток паровых турбин, баллистической стойкости сварных швов деталей из высокопрочных сталей, износостойкости при высоких контактных и ударных нагрузках;
  • Сплавы вида NiCrAlY + Y2O3 востребованы в металлургии и авиации, где требуется высокая стойкость против механических нагрузок, схватывания при повышенных температурах, до 900°С;
  • Композитные бронзы, армированные дендритами мартенсито-стареющей стали, отличаются низким коэффициентом трения, на уровне баббитов и оловянистых бронз, и высокой износостойкостью, в 3-10 раз выше, чем у приведенных аналогов. Они нашли применение в антифрикционных парах трения в металлургии, энергетике;
  • Металлокерамические материалы на Ni и/или Co матрице, упрочненные карбидами B, Cr, W. Оригинальные технология получения покрытий из них с применением сверхзвукового газовоздушного напыления, лазерной наплавки обеспечивают сохранение высокой твердости и работоспособности при температурах до 800°С в условиях абразивного изнашивания и агрессивных сред.