Томские ученые совершили прорыв в области материаловедения, разработав технологию, которая делает титановые изделия в пять раз более износостойкими. Новый метод позволяет управлять процессом создания сверхпрочного покрытия прямо на поверхности металла с помощью электронного пучка, говорится на сайте Российской академии наук.
Суть технологии заключается в послойном нанесении на титан специальных борсодержащих пленок с их последующей обработкой мощным электронным пучком. Этот процесс запускает синтез наночастиц диборида титана (TiB₂), которые равномерно распределяются в матрице, создавая эффект «бронированной» поверхности.
Существуют два принципиально разных подхода к созданию композитных материалов и покрытий. Первый — ex situ — основан на простом механическом смешивании уже готовых армирующих частиц с матрицей. Второй — in situ — гораздо сложнее технологически: здесь синтез упрочняющих фаз происходит непосредственно внутри самой матрицы под воздействием внешних факторов.
Метод in situ обладает неоспоримыми преимуществами. «В их числе стоит отметить более высокую термодинамическую стабильность и межфазную связь между матрицей и армирующим наполнителем и меньшее количество дефектов, что может значительно улучшить эффект усиления в получаемом композитном покрытии. При этом зачастую при облучении электронным пучком нельзя добиться контролируемого синтеза нужных частиц боридов в титановой матрице. Новизна проделанной работы заключается в том, что такая возможность была продемонстрирована», — говорит Евгений Яковлев, научный сотрудник лаборатории перспективных технологий Томского научного центра СО РАН.
Главным достижением отечественных специалистов стало определение «золотой середины» — оптимальных параметров обработки. При плотности энергии в 3,5 Дж/см² удается получить максимальное количество упрочняющих наночастиц размером до 100 нанометров. Именно этот режим обеспечивает рекордный прирост прочности. Отклонение от этих параметров в сторону увеличения энергии приводит к обратному эффекту: структура нарушается, и износостойкость падает.
Перспективы у разработки колоссальные. В первую очередь это медицинские импланты, которые смогут служить десятилетиями без замены. Кроме того, технология найдет применение в инструментальной промышленности для создания режущего оборудования и деталей, работающих в условиях экстремальных нагрузок.
Ранее сибирские ученые создали материал с минимальным сроком разложения в почве. Подробнее о нем рассказали в другом материале Hi-Tech Mail.