Учёные нашли способ увеличить срок службы стали в 50 раз

Исследователи из Томского политехнического университета (ТПУ) разработали новый метод обработки стали с помощью импульсного пучка ионов металлов и газов.

Лабораторные испытания показали, что это позволяет повысить износостойкость стали марки AISI 420 в 50 раз, сообщили ТАСС в Минобрнауки РФ.

Сталь — основной материал для деталей машин и оборудования во всех отраслях промышленности. Один из способов продлить её срок службы — ионная имплантация, которая изменяет поверхностные слои: снижает трение, повышает твёрдость, прочность и устойчивость к коррозии. Однако традиционный метод даёт относительно небольшую глубину обработанного слоя.

Томские учёные решили эту проблему. Их технология позволяет формировать модифицированные слои толщиной от единиц до десятков микрометров. Метод сочетает сразу несколько процессов: импульсную высокоинтенсивную имплантацию ионов, радиационно-стимулированную диффузию, быстрый нагрев поверхности пучком и сверхбыстрое охлаждение за счёт отвода тепла внутрь материала.

«Сверхбыстрое охлаждение решает проблему снижения температуры матричного материала при имплантации до уровня, при котором не происходит деградация его свойств, — пояснила соавтор исследования, младший научный сотрудник лаборатории Ольга Корнева. — Кроме того, даже без ионного легирования оно может существенно повлиять на микроструктуру и свойства материала за счёт эффекта сверхзакалки».

В дальнейшем учёные планируют изучить механические свойства обработанных слоёв: определить коэффициент трения, механизмы износа, поведение поверхностей при контакте. Конечная цель — создать технологию, готовую к внедрению на производствах. Это позволит повысить износостойкость и долговечность продукции, а также разрабатывать новые или усовершенствованные детали машин и инструментов.