Омские ученые улучшили свойства безвольфрамовых сплавов

Исследователи из ОмГТУ смогли улучшить характеристики порошкового твердого сплава путем облучения его поверхности ионным пучком.

Этот метод значительно повысил износостойкость сплава. Как пояснил старший преподаватель кафедры "Материаловедение и технологии материалов" ОмГТУ Артем Бадамшин, порошковый твердый сплав применяется для изготовления металлорежущих пластин и коронок буровых инструментов, которые подвергаются значительным нагрузкам в процессе эксплуатации, таким как высокие температуры и ударные нагрузки. В России вольфрам, используемый для создания таких сплавов, считается дорогостоящим и дефицитным элементом.

В сфере разработки твердых сплавов на основе титана активно идут поиски альтернативы вольфрамовым сплавам. Одним из перспективных направлений стало создание безвольфрамовых сплавов, которые, хоть и дешевле в три раза, но все же уступают по своим свойствам сплавам с вольфрамом.

Недавно ученые представили новую методику улучшения безвольфрамовых порошковых твердых сплавов через ионное облучение. Эксперименты показали значительный прогресс: износостойкость материала при трении увеличилась почти в три раза. Таким образом, удалось создать более конкурентоспособный состав, который не только доступнее по цене, но и обладает улучшенными характеристиками.

Следует отметить, что данное научное достижение открывает новые перспективы для применения безвольфрамовых твердых сплавов в различных отраслях промышленности, где требуется высокая износостойкость материалов.

Исследования показали, что при воздействии мощного ионного пучка (с энергией около 250 кэВ) наносекундной длительности происходит расплавление поверхности сплава, за которым следует мгновенная кристаллизация. Этот процесс приводит к образованию новых химических соединений и изменению структуры материала, что в итоге увеличивает его твердость.

Ученые отмечают, что исследования с применением рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии позволили установить, что ионное облучение способствует образованию дополнительных карбидных соединений на поверхности сплава. Кроме того, наблюдения показали, что воздействие импульсного ионного пучка привело к снижению концентрации хрупких интерметаллидных фаз с избыточным содержанием никеля.

Эти результаты подчеркивают значимость исследований в области воздействия ионных пучков на материалы и их структуру, а также открывают новые перспективы для улучшения свойств сплавов и их применения в различных областях промышленности.

Усовершенствование безвольфрамовых твердых сплавов представляет особый интерес для машиностроения и горнодобывающей промышленности, где используется буровой инструмент. Этот процесс может принести значительные экономические выгоды, как отметил ученый, указав на потенциальные миллиарды сэкономленных рублей. Предположительно, только в Омске существует десяток аналогичных предприятий, которые могут воспользоваться новыми разработками в области твердых сплавов.

Источник и фото - ria.ru