Ученые из Дальневосточного федерального университета и Хабаровского федерального исследовательского центра ДВО РАН представили инновационную технологию получения сверхпрочного карбида вольфрама, не содержащего кобальта. Новый сплав демонстрирует рекордную стойкость к износу, что даст возможность значительно увеличить срок службы буров, станков и других механизмов.
Секрет – в новом методе спекания
Ключевые особенности разработки:
- Отказ от кобальта. Традиционно в твердых сплавах кобальт выполняет роль связующего компонента, но его низкая твердость приводит к быстрому разрушению материала. Дальневосточные исследователи создали монолитную структуру из чистого карбида вольфрама, что устранило эту проблему.
- Инновационный метод. Для получения материала применялся метод искрового плазменного спекания (SPS). Наночастицы порошка, каждая из которых в тысячу раз тоньше человеческого волоса, были спрессованы в изделие с плотностью 99,94% при температуре 2000 °C.
- Высочайшая износостойкость. Испытания показали, что новый материал превосходит промышленные аналоги по долговечности в 1,2–26 раз. Он практически не подвержен влиянию абразивных частиц, что является критичным фактором для работы в тяжелых условиях.
«Полученный материал обладает значительно большей твердостью при меньшей цене по сравнению с существующими твердыми сплавами. И все это стало возможным только за счет применения нового метода спекания», – рассказал заведующий лабораторией порошковой металлургии обособленного подразделения ХФИЦ ДВО РАН – Института материаловедения ДВО РАН, кандидат технических наук Максим Дворник.
Перспективы применения – буры для нефтегаза и не только
Новый сплав идеально подходит для изготовления деталей, эксплуатируемых в экстремальных средах:
- буровое оборудование для нефтегазовой и горнодобывающей промышленности;
- фильеры для протяжки тонкой проволоки;
- прецизионные подшипники, работающие без смазки;
- детали насосов для перекачки абразивных жидкостей.
«Скорость износа наших образцов оказалась в разы ниже, чем у всех промышленных аналогов, – говорит соавтор разработки Олег Шичалин. – Самый твердый из существующих сплавов изнашивался в 1,2 раза быстрее самого «мягкого» из наших новых материалов. А если сравнивать с обычным, самым распространенным сплавом, наша разработка оказалась долговечнее в 26 раз. При этом размер абразивных частиц, который критичен для обычных материалов, на наш монолит почти не влиял».
Наконец, технология позволяет снизить зависимость от поставок кобальта – дорогого и дефицитного металла, месторождения которого сосредоточены в политически нестабильных регионах.
Сейчас ученые работают над оптимизацией структуры материала, стремясь найти идеальный баланс между размером зерна и прочностью для подготовки к внедрению в промышленное производство.
Результаты исследования опубликованы в International Journal of Refractory Metals and Hard Materials.
💡 Читайте также:
Понравился материал?
Подписывайтесь на наши каналы в Дзене, VK, OK и Telegram и заходите на наш сайт Techdgst.ru, где мы публикуем еще больше новостей о технологиях и науке.