Физики из Костромы существенно повысили прочность и износостойкость титановых и стальных деталей и конструкций, научившись насыщать их поверхность атомами бора, углерода и азота, пишет журнал Wear.
"Существует много методов повышения эксплуатационных свойств изделий, один из которых, электролитно-плазменную модификацию стальных или титановых сплавов, мы разрабатываем. Его суть заключается в скоростном диффузионном насыщении поверхностного слоя детали азотом, углеродом и бором, что приводит к повышению их твердости, износостойкости и коррозионной стойкости", - отметил ученый из Костромского государственного университета Павел Белкин.
Главной проблемой всех сооружений и машин из металла является то, что несущие конструкции и движущиеся детали постепенно разрушаются. Это вынуждает пользователей непрерывно чинить машины, заменяя изношенные детали на новые, по сути, создавая машины заново. Сегодня Китай, США и многие другие страны тратят 3-5% своего ВВП на борьбу с ржавлением и износом металлов.
Белкин и его коллеги создали новый способ защиты сплавов и металлических деталей от износа и ржавления, разработав способ их обработки плазмой, состоящей из азота, бора и углерода. Попадание этих элементов в приповерхностные слои металла заметно повышает его стойкость к агрессивным химическим веществам и увеличивает его прочность.
Подобные суперсплавы создают относительно простым образом: фрагмент металла опускают в раствор электролита, содержащий в себе углерод, бор или азот, и пропускают через него серию электрических импульсов высокой мощности. В итоге на границе между деталью и жидкостью возникает облачко из плазмы, которое проникает в верхние слои металла и меняет его свойства.
Сам принцип подобной обработки металлов известен давно, однако российские ученые смогли заметно улучшить его эффективность и приспособили его для работы с плазмой из этих элементов, подчеркнул Белкин. Это позволило ученым увеличить износостойкость брусков из различных марок стали в три-десять раз, улучшить многие другие свойства металлов, а также провести операции на протезах из титана и других металлических изделиях. Ученые надеются, что новый способ найдет свое применение в промышленности.
