Капризный химический элемент бор усилит прочность и износостойкость материалов

Над созданием перспективного метода сибирские учёные работали 20 лет.

Уникальный электронно-ионно-плазменный метод формирования борсодержащих покрытий и слоёв материалов, созданный в Томском Институте сильноточной электроники СО РАН, найдёт широкое применение в таких отраслях, как аэрокосмическое двигателестроение и атомная энергетика. С его помощью можно добиться стабильно высоких характеристик прочности и износостойкости полученных образцов.

А исходным материалом служит химический элемент бор.

По мнению руководителя трёхгодичного гранта РНФ главного научного сотрудника ИСЭ СО РАН доктора физико-математических наук Юрия Федоровича Иванова, бор является очень полезным, но довольно капризным и хитрым химическим элементом. «Насыщение поверхности нержавеющих сталей бором позволяет применять их в атомной энергетике: они поглощают нейтроны, тормозят ядерную реакцию. Одно из перспективных применений таких материалов — производство контейнеров для хранения отходов атомных производств. Максимальная концентрация бора в используемых в настоящее время сталях не превышает 1,8 весовых процента, что обусловлено низкой пластичностью материала, легированного бором», — пояснил учёный.

Благодаря 20-летнему накопленному опыту учёные взялись за интересную, но очень сложную задачу, связанную с формированием борсодержащих материалов. Исследователи решили работать не со всем объёмом сталей, как это делается обычно, а лишь с 10—30 микронами их поверхностного слоя, которые предстояло превратить в броню, неуязвимую ни для высоких и низких температур, ни для трения и износа.

Итогом этой многолетней, скрупулёзной работы стало создание методов насыщения поверхностей нержавеющих сталей бором и напыления на их поверхности плёнок из боридов тугоплавких металлов. Кстати, их температура плавления достигает 3 000°C.

Сообщая о научном достижении учёных, газета «Наука в Сибири» отмечает, что все работы проводились на комплексе созданного в ИСЭ СО РАН электрофизического оборудования «УНИКУУМ», который входит в перечень объектов современной научно-технологической инфраструктуры России. Сейчас научный коллектив может предложить промышленности методы формирования таких уникальных покрытий. Разработаны режимы, с помощью которых оператор установки сможет прогнозируемо получать необходимую толщину и элементный состав слоёв и покрытий.