Российские ученые придумали, как улучшить свойства стали в 100 раз

Человечество еще несколько веков назад научилось обрабатывать металлы. С открытием способов работы с металлами люди совершенствовали кузнечное дело, пытаясь улучшить свойства металлических изделий. В ход шло все: закалка, создание сплавов, покрытие металлов специальными веществами и так далее. Но в определенный момент и этого стало недостаточно. Тогда на помощь пришли высокие технологии. И совсем недавно группа российских ученых нашла способ улучшить некоторые свойства стали в 100 раз.

Российские ученые придумали, как улучшить свойства стали в 100 раз. Новая технология сделает сталь гораздо прочнее и устойчивее к повреждениям. Фото.

Новая технология сделает сталь гораздо прочнее и устойчивее к повреждениям

Как сообщает издание Еurekalert, за разработкой новой методики стоят ученые из Томского Политехнического Университета (ТПУ), а результаты исследования были опубликованы в журнале Surface and Coatings Technology и представлены на конференции по модификации поверхности материалов ионными пучками (SMMIB) 2019.

Почему понадобилось улучшать свойства металлов?

Дело в том, что на сегодняшний основным способом придать стали (и другим металлам) полезные свойства вроде прочности, износостойкости и так далее является процесс под названием «легирование». Легирование — это, говоря простым языкаом, добавление в состав металлов дополнительных веществ (примесей) для изменения физических и химических свойств требуемого материала. Сегодня традиционные методы легирования, как сообщается, исчерпали свой технологический потенциал. Поэтому металлы все чаще подвергаются воздействию пучков заряженных частиц, потоков плазмы и лазерного излучения для того, чтобы добиться нужных результатов.

Это интересно: Какого металла больше всего во Вселенной

Ионная имплантация (ионное легирование) является одним из методов, позволяющих изменять элементный состав, микроструктуру и морфологию поверхностных слоев, определяющих такие свойства, как износостойкость, коррозионная стойкость, прочность и др. Томские ученые разработали новый метод ионной имплантации, который резко расширяет область применения метода в промышленности. По словам заведующего лабораторией высокоинтенсивной ионной имплантации Александра Рябчикова, им удалось экспериментально повысить износостойкость нержавеющей стали более, чем в сто раз.

Почему понадобилось улучшать свойства металлов? Экспериментальная установка по увеличению прочности стали. Фото.

Экспериментальная установка по увеличению прочности стали

Кроме того, данная технология позволяет изготавливать детали и изделия с необходимыми удельными поверхностными свойствами. Например, барьерный слой (то есть внешний слой изделия) образуется путем ионного легирования циркония титаном, что предотвращает проникновение кислорода. Это может быть использовано для увеличения срока службы и безопасности при эксплуатации, например, на атомных станциях и использовании таких металлов в ядерных реакторах.

В настоящее время промышленное применение ионного легирования ограничено малой толщиной образующихся ионно-легированных слоев. И это основная проблема, которая не позволяет использовать новый подход для производства металлов нового типа. Но мы предлагаем увеличить глубину проникновения ионов в материал путем усиления радиационно-индуцированной диффузии пучками ионов высокой плотности, которые на два-три порядка превосходят те, что используются при традиционной ионной имплантации, — сказал Александр Рябчиков.

Таким образом можно будет, как считают ученые, добиться более хороших результатов при создании высокопрочных и износостойких металлов. Полученные в лаборатории результаты подтверждают эту гипотезу. Созданные образцы стали имеют поверхностный слой глубиной в несколько сотен микрометров, в то время как другие методы ионного легирования позволяют получить глубину лишь в несколько десятков нанометров. Авторы подчеркивают, что применение новой технологии позволит изготавливать металлы с уникальными свойствами, что даст возможность в несколько десятков раз повысить качество выпускаемой продукции.

Новости партнеров
Apple делает сразу 7 носимых устройств. Первое выпустят уже в 2025 году
Apple делает сразу 7 носимых устройств. Первое выпустят уже в 2025 году
Обзор Mech vs Aliens. Бесплатная игра про роботов без рекламы
Обзор Mech vs Aliens. Бесплатная игра про роботов без рекламы
Долгосрочные держатели Биткоина накопили рекордное количество монет за месяц. Почему это важно?
Долгосрочные держатели Биткоина накопили рекордное количество монет за месяц. Почему это важно?