Омские учёные придумали, как улучшить сплавы для буровых инструментов

Научный коллектив Омского государственного технического университета (ОмГТУ) разработал методику ионного облучения, благодаря которой износостойкость безвольфрамовых твёрдых сплавов при трении удалось повысить почти в три раза.

Как отметили учёные, для изготовления металлорежущих пластин и коронок буровых инструментов, которые в процессе работы подвергаются большим температурным и ударным нагрузкам, традиционно используются твёрдые порошковые сплавы на основе довольно дорогостоящего и дефицитного вольфрама. Существующий аналог – это безвольфрамовые твёрдые сплавы на основе титана. Они дешевле в три раза, но их свойства при этом значительно уступают сплавам, в которых содержится вольфрам. Открытие омских учёных позволило преодолеть это ограничение, сделав материал более конкурентоспособным и перспективным.

Методика основана на воздействии на поверхность сплава мощным пучком ионов с энергией 250 кэВ. Облучение расплавляет верхний слой металла, который затем мгновенно кристаллизуется, образуя новые химические соединения. Таким образом на поверхности образовались новые химические соединения и изменилась структура, что в итоге и привело к увеличению твердости и снижению хрупкости материала.

Как утверждают учёные, с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии установлено, что ионное облучение привело к формированию дополнительных карбидных соединений. Кроме того, по их наблюдениям, воздействие импульсного ионного пучка снизило концентрацию хрупких интерметаллидных фаз с избыточным содержанием никеля.

«Облучение металлов в настоящее время проводят в научных лабораториях, хотя такие установки уже применяются и на некоторых предприятиях. Например, в полупроводниковой промышленности технология облучения внедрена в массовое производство. Усовершенствование безвольфрамовых твёрдых сплавов представляет особый интерес для машиностроения и горнодобывающей промышленности, где используется буровой инструмент. Могу предположить, что речь идёт о миллиардах сэкономленных рублей, поскольку в одном только Омске десяток подобных предприятий», – рассказал старший преподаватель кафедры «Материаловедение и технологии материалов» ОмГТУ Артём Бадамшин.

Автор: Ирина Леонова

Фото: Карина Чеснокова, пресс-служба ОмГТУ