Сибирские ученые вдвое повысили износостойкость титана
Исследователи из Института теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН разработали новый композитный материал, объединив титан с частицами карбида бора. Он обладает повышенной износостойкостью, которая вдвое превосходит обычные титановые сплавы. Статья об этом опубликована в международном журнале Surfaces and Interfaces.
Композитные материалы представляют собой сочетание двух или более разнородных веществ, обладающих разными свойствами. Такие композиты сочетают в себе лучшее от каждого из компонентов, что позволяет получать изделия с повышенными физико-механическими свойствами. Благодаря этому они востребованы там, где важны высокая прочность, легкость и долговечность конструкций.
Один из эффективных способов получения металлокерамических композитов — армирование металлической матрицы керамическими частицами. Эта технология используется и учеными ИТПМ СО РАН: специалисты повысили свойства классического титанового сплава ВТ6 добавлением керамических частиц карбида бора. Так, по сравнению с исходным сплавом ВТ6 износостойкость композитного материала увеличилась примерно вдвое, ведь карбид бора обладает рекордной твердостью среди известных керамик и защищает итоговое изделие от износа.
Однако важно было не только создать сам композит, но и разработать эффективный способ его нанесения, который гарантирует высокое качество готового покрытия. Для этого ученые создают опытные образцы с помощью 3D-печати металлических изделий, а роль принтера выполняет специальный лазерный комплекс. Основа установки — мощный волоконный лазер, закрепленный на подвижном роботе-манипуляторе с соплом, через которое подается порошок. Робот перемещается точно по заданным координатам, что обеспечивает нужную форму будущего изделия. Процесс печати выглядит так: лазер расплавляет металлическую основу из титана (подложку), из-за чего образуется небольшая зона жидкого металла (в науке для этого используют термин «ванна расплава»), куда из сопла подается порошковая смесь. Затвердевая слой за слоем, металл образует готовое изделие точно заданной формы.