Científicos rusos descubrieron cómo mejorar las propiedades del acero 100 veces

La humanidad aprendió hace siglosmanejar metales. Con el descubrimiento de formas de trabajar con metales, la gente mejoró la herrería, tratando de mejorar las propiedades de los productos metálicos. Todo se usó: endurecimiento, creación de aleaciones, recubrimiento de metales con sustancias especiales, etc. Pero en cierto punto esto no fue suficiente. Entonces la alta tecnología vino al rescate. Y más recientemente, un grupo de científicos rusos encontró una manera de mejorar algunas de las propiedades del acero 100 veces.

La nueva tecnología hará que el acero sea mucho más fuerte y más resistente al daño.

Según la publicación Eurekalert, para el desarrolloLos científicos de la Universidad Politécnica de Tomsk (TPU) defienden la nueva metodología, y los resultados del estudio se publicaron en la revista Surface and Coatings Technology y se presentaron en la conferencia sobre modificación de la superficie de materiales por haces de iones (SMMIB) 2019.

¿Por qué era necesario mejorar las propiedades de los metales?

El hecho es que por hoy el camino principaldar al acero (y otros metales) propiedades útiles como resistencia, resistencia al desgaste, etc. es un proceso llamado "aleación". El dopaje es, en términos simples, la adición de sustancias adicionales (impurezas) a la composición de los metales para cambiar las propiedades físicas y químicas del material requerido. Hoy, se informa que los métodos de aleación tradicionales han agotado su potencial tecnológico. Por lo tanto, los metales están cada vez más expuestos a haces de partículas cargadas, flujos de plasma y radiación láser para lograr los resultados deseados.

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La implantación de iones (dopaje iónico) esUno de los métodos que le permite cambiar la composición elemental, la microestructura y la morfología de las capas superficiales que determinan propiedades como la resistencia al desgaste, la resistencia a la corrosión, la resistencia, etc. Los científicos de Tomsk han desarrollado un nuevo método de implantación de iones, que amplía drásticamente el campo de aplicación del método en la industria. Según el jefe del laboratorio de implantación de iones de alta intensidad, Alexander Ryabchikov, lograron aumentar experimentalmente la resistencia al desgaste del acero inoxidable en más de cien veces.

Configuración experimental para aumentar la resistencia del acero.

Además, esta tecnología permitepara producir piezas y productos con las propiedades de superficie específicas requeridas. Por ejemplo, una capa de barrera (es decir, la capa externa de un artículo) se forma por dopaje iónico de circonio con titanio, lo que impide la penetración de oxígeno. Esto se puede utilizar para aumentar la vida útil y la seguridad durante la operación, por ejemplo, en plantas de energía nuclear y el uso de tales metales en reactores nucleares.

Uso industrial actual de ionesel dopaje está limitado por el pequeño grosor de las capas formadas dopadas con iones. Y este es el principal problema que no permite utilizar un nuevo enfoque para la producción de metales de un nuevo tipo. Pero proponemos aumentar la profundidad de penetración de los iones en el material mejorando la difusión inducida por la radiación mediante haces de iones de alta densidad, que son de dos a tres órdenes de magnitud más altos que los utilizados en la implantación de iones tradicional ”, dijo Alexander Ryabchikov.

Por lo tanto, será posible, según los científicos,para lograr mejores resultados al crear metales de alta resistencia y resistentes al desgaste. Los resultados de laboratorio confirman esta hipótesis. Las muestras de acero creadas tienen una capa superficial de varios cientos de micrómetros de profundidad, mientras que otros métodos de dopaje iónico permiten una profundidad de solo unas pocas decenas de nanómetros. Los autores enfatizan que el uso de nuevas tecnologías permitirá producir metales con propiedades únicas, lo que permitirá mejorar la calidad de los productos en varias decenas de veces.