В ОмГТУ ведется исследование по улучшению свойства безвольфрамовых сплавов. Это достигается путем облучения поверхности металлического образца пучком ионов. В результате износостойкость сплавов существенно повышается.
Порошковый твердый сплав используется для изготовления металлорежущих пластин и коронок буровых инструментов, испытывающих в процессе работы большие нагрузки (высокие температуры, ударные нагрузки и так далее). Для их изготовления, как правило, используется вольфрам – довольно дорогостоящий и дефицитный элемент.
Существующий аналог – безвольфрамовые твердые сплавы на основе титана – в три раза дешевле, однако их свойства значительно уступают сплавам, в которых содержится вольфрам. Чтобы улучшить их свойства, научный коллектив разработал методику ионного облучения, благодаря которой износостойкость при трении повышается почти в три раза.
Артем Бадамшин, старший преподаватель кафедры «Материаловедение и технологии материалов» Омского государственного технического университета:
«Облучение металлов в настоящее время проводится в научных лабораториях, хотя на некоторых предприятиях такие установки уже применяются. Например, в полупроводниковой промышленности технология облучения внедрена в массовое производство. Усовершенствование безвольфрамовых твердых сплавов представляет особый интерес для машиностроения и горнодобывающей промышленности, где используется буровой инструмент. Могу предположить, что речь идет о миллиардах сэкономленных рублей, поскольку в одном только Омске десяток подобных предприятий».
Под воздействием мощного ионного пучка (E ~ 250 кэВ) наносекундной длительности поверхность сплава расплавляется, а затем мгновенно кристаллизуется. На поверхности образуются новые химические соединения, изменяется структура, что приводит к увеличению твердости сплава. Таким образом, получается менее дорогой, но гораздо более конкурентоспособный состав.
По словам ученых, ионное облучение привело к формированию дополнительных карбидных соединений. Кроме того, воздействие импульсного ионного пучка снизило концентрацию хрупких интерметаллидных фаз с избыточным содержанием никеля.