FG-materiaalien valmistus: Sovelluskohtaisia ratkaisuja kulumisongelmiin

Tutkimuksessa on kehitetty FG (functionally graded) -materiaaleja sellaisiin teollisuuden sovelluskohteisiin, joissa korkeat lämpötilat, kulutus ja hapettavat olosuhteet tai kaikki kolme asettavat erityisvaatimuksia materiaalien kestävyydelle. Tavoitteena on ollut kehittää kyseisiin olosuhteisiin soveltuvia FG-materiaaleja, jotka kestävät perinteisiä materiaaliratkaisuja paremmin, hyödyntäen kehittyneitä materiaalien valmistustekniikoita, pintatekniikkaa ja liittämistekniikoita. Uudet ratkaisut on kehitetty suoraan teollisuuden esimerkkikomponenttien valmistamiseksi. Materiaalien ja valmistustekniikoiden osalta kehitettiin metalli-keraami ja metalli-metalli FG-materiaaleja, jotka soveltuvat sellaisiin komponentteihin, joiden käyttökohde on erityisesti korkeissa lämpötiloissa, hapettavissa ja/tai kuluttavissa olosuhteissa. Erityisesti FG-materiaalien valmistustekniikkaa kehitettiin siten,että tarvittava juoheva muutos materiaalista toiseen saadaan aikaan hallitusti. Valmistustekniikoina jauhemaisten materiaalien kompaktoinnissa käytettiin HIP- ja SHS-menetelmiä. Pinnoitustekniikoiden osalta kehitettiin termisesti ruiskutettuja gradienttipinnoitteita, jotka a) kestävät paremmin korroosiota ja b) tarttuvat paremmin kovien perusmateriaa-lien pinnalle. Käyttämällä kahta jauheensyötintä HVOF-prosessissa samanaikaisesti, selvitettiin mahdollisuudet valmistaa pinnoite, joka muuttuu asteittain metallisesta keraamiin. Liitostekniikan osalta kehitettiin keraami/keraamikomposiitti-metalliliitoksia, joissa liitospinta-alan koko on nykyistä käytössä olevaa teknologiaa suurempi ja joilla on hyvä pitkäaikaiskäytön ja lämpötilavaihteluiden kestävyys korotetuissa lämpötiloissa. Kehitetyistä liitostyypeistä valmistettiin täyden mittakaavan demonstraatiokappaleet.