Teknologi

Russiske forskere regnede ud, hvordan man kunne forbedre stålets egenskaber 100 gange

Mennesket lærte århundreder sidenhåndtere metaller. Med opdagelsen af ​​måder at arbejde med metaller forbedrede folk smedning og forsøgte at forbedre egenskaberne ved metalprodukter. Alt blev brugt: hærdning, oprettelse af legeringer, belægning af metaller med specielle stoffer osv. Men på et bestemt tidspunkt var dette ikke nok. Så kom højteknologi til redning. Og for nylig fandt en gruppe russiske forskere en måde at forbedre nogle af egenskaberne ved stål 100 gange.

Ny teknologi vil gøre stål meget stærkere og mere modstandsdygtigt mod skader.

I henhold til publikationen Eurekalert, for udviklingenForskere fra Tomsk Polytechnic University (TPU) står for den nye metode, og resultaterne af undersøgelsen blev offentliggjort i tidsskriftet Surface and Coatings Technology og blev præsenteret på konferencen om overflademodificering af materialer af ionbjælker (SMMIB) 2019.

Hvorfor var det nødvendigt at forbedre egenskaberne ved metaller?

Faktum er, at i dag er den vigtigste mådeat give stål (og andre metaller) nyttige egenskaber som styrke, slidstyrke og så videre er en proces kaldet "legering". Doping er på en enkel måde tilføjelse af yderligere stoffer (urenheder) til sammensætningen af ​​metaller for at ændre de fysiske og kemiske egenskaber af det krævede materiale. I dag rapporteres det, at traditionelle legeringsmetoder har udtømt deres teknologiske potentiale. Derfor udsættes metaller i stigende grad for stråler af ladede partikler, plasmaflow og laserstråling for at opnå de ønskede resultater.

Dette er interessant: Hvilket metal er mest i universet

Ionimplantation (iondoping) eren af ​​de metoder, der giver dig mulighed for at ændre grundlæggende sammensætning, mikrostruktur og morfologi af overfladelagene, der bestemmer egenskaber som slidstyrke, korrosionsbestandighed, styrke osv. Tomsk-forskere har udviklet en ny metode til ionimplantation, som dramatisk udvider anvendelsesområdet for metoden i industrien. Ifølge chefen for laboratoriet med højintensiv ionimplantation, Alexander Ryabchikov, formåede de eksperimentelt at øge slidstyrken af ​​rustfrit stål med mere end hundrede gange.

Eksperimentel opsætning for at øge styrken af ​​stål

Derudover tillader denne teknologiat fremstille dele og produkter med de krævede specifikke overfladegenskaber. For eksempel dannes et barrierelag (dvs. det ydre lag af en artikel) ved iondoping af zirconium med titan, hvilket forhindrer penetration af ilt. Dette kan bruges til at øge levetiden og sikkerheden under drift, for eksempel ved atomkraftværker og brugen af ​​sådanne metaller i atomreaktorer.

Nuværende industriel anvendelse af iondoping er begrænset af den lille tykkelse af de dannede ion-dopede lag. Og dette er det største problem, der ikke tillader at bruge en ny fremgangsmåde til produktion af metaller af en ny type. Men vi foreslår at øge dybden af ​​penetration af ioner i materialet ved at forstærke strålingsinduceret diffusion med høje densitet ionstråler, som er to til tre størrelsesordener højere end dem, der anvendes i traditionel ionimplantation, ”sagde Alexander Ryabchikov.

Således vil det ifølge forskere være muligtfor at opnå bedre resultater, når du opretter metaller med høj styrke og slidbestandighed. Laboratorieresultater bekræfter denne hypotese. De oprettede stålprøver har et overfladelag flere hundrede mikrometer dybt, mens andre iondopingmetoder tillader en dybde på kun et par titusier nanometer. Forfatterne understreger, at brugen af ​​ny teknologi vil gøre det muligt at producere metaller med unikke egenskaber, hvilket vil gøre det muligt at forbedre kvaliteten af ​​produkterne flere titalls gange.