Томские ученые создали технологию, повышающую износостойкость титана в пять раз
Специалисты Томского научного центра СО РАН разработали метод контролируемого синтеза боридов в титане.
Российское материаловедение получило технологию, способную продлить жизнь медицинским имплантатам и промышленному инструменту. Ученые Томского научного центра Сибирского отделения РАН создали новый метод образования соединений бора в поверхностных слоях титана, который повышает износостойкость покрытий в пять раз. Как сообщили в пресс-службе Минобрнауки РФ, разработка уже ориентирована на две ключевые отрасли — производство медицинских изделий и инструментальную промышленность.
«Ученые из лаборатории перспективных технологий Томского научного центра СО РАН предложили перспективный метод контролируемого образования боридов в поверхностных слоях титана в процессе электронно-лучевой обработки, который позволяет регулировать структуру и свойства покрытия, — отметили в пресс-службе. — Выявленные оптимальные параметры процесса позволяют более чем в пять раз увеличить износостойкость покрытий».
Суть технологии, которую исследователи для наглядности сравнивают с приготовлением лазаньи, заключается в послойном формировании армирующей структуры. На титановый образец поочередно наносятся борсодержащая и боридобразующая пленки в строго определенном соотношении толщин. Затем заготовка обрабатывается импульсным электронным пучком, который расплавляет пленки и запускает синтез боридных частиц. Цикл повторяется несколько раз, формируя нанокомпозитное покрытие из титановой матрицы и укрепляющих частиц диборида титана.
Как пояснил научный сотрудник Евгений Яковлев, главная проблема, которую удалось решить, заключалась в отсутствии контроля при синтезе. «При облучении электронным пучком не удается добиться контролируемого синтеза нужных частиц боридов в титановой матрице», — констатировал исследователь. Новая технология закрывает этот пробел.
Перебрав различные режимы обработки, томские ученые нашли оптимальный: при плотности энергии 3,5 джоуля на квадратный сантиметр формируются композитные покрытия с максимальным содержанием наночастиц диборида титана размером до 100 нанометров. Именно этот режим обеспечивает рекордный результат — износостойкость увеличивается в пять раз по сравнению с традиционными покрытиями. Результаты работы опубликованы в авторитетном научном журнале Vacuum.