Российские ученые разработали технологию не подвергаемого износу сверхпрочного карбида вольфрама

Ученые разработали технологию получения сверхпрочного карбида вольфрама, который практически не подвержен износу. Материал до 26 раз устойчивее, чем традиционные твердые сплавы, которые сегодня повсеместно используются в промышленности в экстремальных условиях, сообщили ТАСС в Минобрнауки РФ.

В исследовании принимали участие ученые Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) и Хабаровского Федерального исследовательского центра ДВО РАН (ХФИЦ ДВО РАН). На практике, основой для производства высокопрочных инструментов служат твердые сплавы на основе карбида вольфрама. Твердость обеспечивается металлической связкой — кобальтом, который придает материалу вязкость, однако его твердость ниже, чем у абразивных частиц (песка, породы). В процессе эксплуатации связка постепенно разрушается и вымывается, что приводит к быстрому износу детали. Дальневосточные ученые отказались от использования кобальта, и создали монолитную структуру из чистого карбида вольфрама.

С применением метода искрового плазменного спекания (SPS) были спрессованы наночастицы порошка размером в 1 тысячу раз тоньше человеческого волоса в единое изделие, достигнув плотности 99,94%. Процесс проводился при нагреве до температуры 2 000 градусов по Цельсию. 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, — пояснил заведующий лабораторией порошковой металлургии ХФИЦ ДВО РАН Максим Дворник.

Была проведена серия испытаний, где сравнивались три промышленных сплава с разным содержанием кобальта и три экспериментальных образца чистого карбида вольфрама. Их подвергали микроабразивному износу, то есть «шлифовали» с помощью специальных паст с частицами разного размера и твердости.

Скорость износа наших образцов оказалась в разы ниже, чем у всех промышленных аналогов. 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, — добавил сотрудник лаборатории ядерных технологий ДВФУ Олег Шичалин.