Повысить прочность титановых сплавов на 40 процентов и вдвое продлить срок их эксплуатации позволит технология ученых из ВолгГТУ, считают разработчики. Результаты исследования опубликованы в журнале Metals.
Титан – один из самых распространенных металлов на планете, также он обладает востребованным в промышленности сочетанием свойств – легкости, прочности и устойчивости к коррозии, рассказали в Волгоградском государственном техническом университете (ВолгГТУ).
Сфера применения титановых сплавов очень широка, их используют в авиа-, судо- и автостроении. Сплавы на основе титана особенно важны при создании элементов техники, которые взаимодействуют с агрессивными жидкостями и водой, дополнили в вузе.
Так как прочность при переменных нагрузках и стойкость к внешним воздействиям титановых сплавов имеют наибольшее значение для промышленности, исследователи ВолгГТУ разработали технологию повышения этих свойств.
"Для поверхностного упрочнения использовали электромеханическую обработку, которая заключалась в воздействии на материал электрического тока высокой плотности (от 200 А/мм2 до 1000 А/мм2) и низкого напряжения (1,5–2 В), пропускаемого через локальную зону контакта (площадью около 1,5–2 мм2) инструмента с поверхностью образца", – рассказал заведующий кафедрой "Сопротивление материалов" ВолгГТУ Игорь Захаров.
Он добавил, что результатом подобранного воздействия на поверхность сплава является особый слой, обладающий повышенной твердостью, сопротивляемостью износу и циклическим нагрузкам. Время работы до выхода из строя упрочненных изделий возрастает в 1,5–2 раза. А прочность повышается на 30-40 процентов.
"В зоне обработки действуют высокие температуры (до 1200–1500 ºC) и скорости нагрева (105–106 ºC/с). Это способствуют одновременному зарождению большого числа центров новых фаз и последующей фиксации образовавшихся частиц за счет высоких скоростей охлаждения (104–105 ºC/с) металла", – уточнил Захаров.
Уникальность разрабатываемой технологии на основе электромеханической обработки состоит в одновременном воздействии на материал высоких температур и контактных давлений, приводящих к формированию специфической структуры и повышенных свойств материалов, пояснил он.
По словам специалиста, внедрение разработанной технологии в промышленность позволит расширить возможности применения титановых сплавов в узлах, работающих в условиях интенсивного трения, износа и повторно-переменных нагрузок, например, в авиационной, ракетно-космической, военной технике и медицинских изделиях.
Направление исследования входит в стратегический проект ВолгГТУ в рамках программы "Приоритет-2030". В программе развития вуза заложены четыре стратегических проекта, в том числе "Центр цифровых научно-образовательных проектов и разработок" и "Технологии для промышленного инновационного кластера".