Российские ученые создали сверхпрочный материал для буров и станков
Исследователи из Дальневосточного федерального университета и Хабаровского федерального исследовательского центра ДВО РАН разработали технологию получения сверхпрочного карбида вольфрама, который практически не подвержен износу.
Новый материал до 26 раз устойчивее традиционных твердых сплавов, повсеместно используемых в промышленности в экстремальных условиях. Об этом сообщили ТАСС в Минобрнауки РФ.
В основе промышленных твердых сплавов, служащих для производства высокопрочных инструментов, лежит карбид вольфрама. Твердость ему придает металлическая связка — кобальт, который обеспечивает вязкость материала. Однако твердость кобальта ниже, чем у абразивных частиц (песка, породы), поэтому в процессе эксплуатации связка постепенно разрушается и вымывается, что приводит к быстрому износу детали. Дальневосточные ученые отказались от использования кобальта и создали монолитную структуру из чистого карбида вольфрама.
«С применением метода искрового плазменного спекания были спрессованы наночастицы порошка размером в 1 тысячу раз тоньше человеческого волоса в единое изделие, достигнув плотности 99,94%, — пояснил заведующий лабораторией порошковой металлургии ХФИЦ ДВО РАН Максим Дворник. — Процесс проводился при нагреве до температуры 2 000 градусов по Цельсию. Полученный материал обладает значительно большей твердостью при меньшей цене по сравнению с существующими твердыми сплавами. И все это стало возможным только за счет применения нового метода спекания».
Для испытаний сравнивали три промышленных сплава с разным содержанием кобальта и три экспериментальных образца чистого карбида вольфрама. Их подвергали микроабразивному износу — «шлифовали» с помощью специальных паст с частицами разного размера и твердости.
«Скорость износа наших образцов оказалась в разы ниже, чем у всех промышленных аналогов, — рассказал сотрудник лаборатории ядерных технологий ДВФУ Олег Шичалин. — Самый твердый из существующих сплавов изнашивался в 1,2 раза быстрее самого "мягкого" из наших новых материалов. А если сравнивать с обычным, самым распространенным сплавом, наша разработка оказалась долговечнее в 26 раз. При этом размер абразивных частиц, который критичен для обычных материалов, на наш монолит почти не влиял».
Новый материал подходит для создания деталей, работающих в экстремальных условиях: бурового оборудования для нефтегазовой и горнодобывающей отрасли, фильер для протяжки тонкой проволоки, прецизионных подшипников, работающих без смазки, а также деталей насосов, перекачивающих жидкости, содержащие песок, цемент и другие абразивные материалы. Кроме того, разработка позволяет отказаться от использования дорогого и дефицитного кобальта, месторождения которого находятся преимущественно в политически нестабильных регионах.