Специалисты из трех московских научных организаций утверждают, что нашли способ сделать сталь такой прочной, что даже приборы не могут зафиксировать ее износа
Группа ученых из МГТУ им. Н.Э. Баумана, Института машиноведения им. Благонравова РАН и Всероссийского института авиационных материалов разработали способ сделать сталь такой прочной, что приборы не могут зафиксировать ее износа. Фактически срок механических деталей машин может быть увеличен в 10 раз, интенсивность изнашивания деталей снижается в 100 раз. Проекты по разработке новых материалов финансируют Минобрнауки и внебюджетные фонды в общем объеме на 250 млн рублей.
«Эффект безызносности» стал достигаться благодаря формированию на ее поверхности особого защитного слоя из атомов азота и других элементов, по сути сталь пропитывают этими частицами в аммиачной атмосфере.
— Образующийся слой обладает эффектом практической безызносности. Потеря массы образцов находится на пределе чувствительности регистрирующей аппаратуры. Расчеты показывают, что долговечность одного этого слоя достаточна для обеспечения небывалого ресурса многих узлов и механизмов, например форсунок двигателей, распределительных валов, шестерней, — заявил ведущий инженер-конструктор инжинирингового научно-образовательного центра «Новые материалы, композиты и нанотехнологии» МГТУ им. Н.Э. Баумана и ФГУП «ВИАМ» Вадим Ступников.
Азотирование давно применяют в промышленности: этот способ повышения прочности поверхности металла был открыт еще в начале прошлого века, но в МГТУ гордятся тем, что придали ему беспрецедентное совершенство. Секрет заключается в особом режиме ионно-плазменного азотирования и особом термическом режиме обработки. Разработчики подали заявку на патент и обнаружили, что как минимум три группы ученых работают в этом же направлении и пытаются получить в собственность патент на похожую технологию. Но сопоставимых итогов испытаний никто из них не добился.
— Два месяца назад мы заправили полученный образец в испытательную машину, где происходит длительное трение материала о специальную поверхность. Спустя три месяца он не стерся ни на микрон. В отчетах о подобных испытаниях обычно пишут, что за такое-то время произошло стирание на столько-то сантиметров, нам писать было нечего, — говорит Ступников.
Разработчики подчеркивают, что испытания металла проходили в соответствии с государственными стандартами, а сталь для испытаний подобрали самую распространенную — марки 38Х2МЮА.
Впрочем, создать вечный механизм из нового материала не получится, так как речь идет об изменении лишь поверхностного слоя толщиной в 20–50 нм. Даже микроскопический скол поверхности превратит азотированную сталь в обычную. Кроме того, азотированный металл, как и любой другой, подвержен коррозии, естественному старению.
Разработчики говорят, что внедрение технологии в производство будет недешевым удовольствием (потребуется существенное изменение в технологической цепочке, переоснащение производства и переобучение персонала), но тем не менее рассчитывают, что технологию приобретут несколько крупных российских компаний.
Специалисты в области материаловедения готовы поверить в необычные свойства нового покрытия, но в абсолютной износостойкости сомневаются.
— Если даже возьмете алмаз и попытаетесь поцарапать его поверхность, то обнаружите, что несколько атомов снялось с его поверхности, но зафиксировать это может не любая аппаратура. Сейчас во всех механизмах применяют азотирование, либо хромирование, либо силицирование. Я не исключаю, что разработчики смогли создать технологию близкую к идеалу. Возможно, они улучшили существующие показатели в десятки раз. Многие работают в этом направлении, — говорит директор Института новых материалов и нанотехнологий национального исследовательского технологического университета «МИСиС» Сергей Калошкин.
В Институте физики высоких давлений им. Л.Ф. Верещагина РАН тоже ждали прорыва в этой области, но говорят, что его необходимо подтвердить в независимых лабораториях.
— Действительно, у них, может быть, получилась интересная наноуглеродная структура. В этом нет нобелевского открытия, но и лженауки тоже нет. Я думаю, это интересный проект, о внедрении которого можно будет говорить в будущем. Но для этого необходимо предоставить образцы на исследования в несколько независимых лабораторий, чтобы они подтвердили эти свойства. Иначе продать технологию вряд ли получится, — резюмировал заместитель директора института по научной работе Вадим Бражкин.
Константин Пукемов
