Томские ученые увеличили износостойкость стали в 50 раз, создав новый метод обработки
Исследователи Томского политехнического университета разработали метод обработки стали импульсным пучком ионов, повышающий износостойкость марки AISI 420 в 50 раз.
Российское материаловедение совершило прорыв, который может кардинально продлить срок службы деталей машин и оборудования. Исследователи из Томского политехнического университета (ТПУ) разработали новый метод обработки стали с помощью импульсного пучка ионов металлов и газов. Как сообщили ТАСС в Минобрнауки РФ, лабораторные испытания показали, что это позволяет повысить износостойкость стали марки AISI 420 в 50 раз.
Сталь остается основным конструкционным материалом во всех отраслях промышленности — от станкостроения до нефтегазового оборудования. Одним из способов продлить срок ее службы является ионная имплантация — технология, которая изменяет поверхностные слои металла, снижая трение и повышая твердость, прочность и устойчивость к коррозии. Однако у традиционного метода есть принципиальный недостаток: он дает относительно небольшую глубину обработанного слоя.
Томские ученые решили эту проблему. Их технология позволяет формировать модифицированные слои толщиной от единиц до десятков микрометров. Секрет — в комбинации сразу нескольких процессов: импульсной высокоинтенсивной имплантации ионов, радиационно-стимулированной диффузии, быстрого нагрева поверхности пучком и сверхбыстрого охлаждения за счет отвода тепла внутрь материала.
«Сверхбыстрое охлаждение решает проблему снижения температуры матричного материала при имплантации до уровня, при котором не происходит деградация его свойств, — пояснила соавтор исследования, младший научный сотрудник лаборатории Ольга Корнева. — Кроме того, даже без ионного легирования оно может существенно повлиять на микроструктуру и свойства материала за счет эффекта сверхзакалки».
Для промышленности это означает не просто улучшение характеристик, а кардинальное изменение экономики эксплуатации оборудования. Детали, которые раньше требовали замены каждые несколько месяцев, смогут работать годами. Снижение простоев, уменьшение затрат на ремонт и запасные части, возможность создавать более надежные машины и механизмы — вот лишь некоторые из потенциальных эффектов.
В дальнейшем ученые планируют изучить механические свойства обработанных слоев: определить коэффициент трения, механизмы износа, поведение поверхностей при контакте. Конечная цель — создать технологию, готовую к внедрению на производствах.