Физики из Костромы существенно повысили прочность и износостойкость титановых и стальных деталей и конструкций, научившись насыщать их поверхность атомами бора, углерода и азота, говорится в статье, опубликованной в журнале 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", — рассказывает Павел Белкин из Костромского государственного университета.
Главной проблемой всех архитектурных построек, машин и прочих рукотворных сооружений из металла и других неприродных материалов является то, что несущие конструкции и движущиеся детали постепенно разрушаются. Это вынуждает муниципальные службы или владельцев таких приборов и построек практически непрерывно чинить их, заменяя изношенные детали на их новые аналоги, или, по сути, создавать их заново. Сегодня Китай, США и многие другие промышленно развитые страны мира тратят по 3-5% от своего ВВП на борьбу с коррозией и износом.
Белкин и его коллеги создали новый способ защиты сплавов и металлических деталей от износа и коррозии, разработав методику их обработки плазмой, состоящей из азота, бора и углерода. Попадание этих элементов в приповерхностные слои металла, как отмечают ученые, заметно повышает его стойкость к агрессивным химическим веществам и увеличивает его прочность.
Подобные суперсплавы создаются относительно простым образом — фрагмент металла опускают в раствор электролита, содержащий в себе углерод, бор или азот, и особым образом пропускают через него серию электрических импульсов высокой мощности. В результате этого 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, как рассказывает Белкин, известен давно, однако российские ученые смогли заметно улучшить его эффективность и приспособили его для работы с плазмой из этих элементов. Это позволило ученым увеличить износостойкость брусков из различных марок стали в 3-10 раз и улучшить многие другие их свойства, а также провести аналогичные операции на протезах из титана и других металлических изделиях. Как надеются ученые, их методика найдет свое применение в быту и в промышленности.