ロシアの科学者は鉄の特性を100倍改善する方法を見つけました

人類は何世紀も前に学んだ金属を処理します。金属を扱う方法の発見により、人々は鍛冶を改善し、金属製品の特性を改善しようとしました。硬化、合金の作成、特殊な物質による金属のコーティングなど、すべてが使用されました。しかし、ある時点でこれは十分ではありませんでした。その後、高度な技術が助けになりました。さらに最近では、ロシアの科学者グループが、鉄の特性の一部を100倍改善する方法を発見しました。

新しい技術により、鉄鋼がより強くなり、損傷に対する抵抗力が増します。

出版物Eurekalertによると、開発のためTomsk Polytechnic University（TPU）の科学者は新しい方法論を支持しており、研究の結果はジャーナルSurface and Coatings Technologyで発表され、イオンビームによる材料の表面改質に関する会議（SMMIB）2019で発表されました。

なぜ金属の特性を改善する必要があったのですか？

事実は、今日の主な方法です鋼（および他の金属）に強度、耐摩耗性などの有用な特性を付与することは、「合金化」と呼ばれるプロセスです。ドーピングとは、簡単に言えば、必要な材料の物理的および化学的特性を変化させるために、金属の組成に追加の物質（不純物）を追加することです。今日、従来の合金化方法は技術的可能性を使い果たしたと報告されています。したがって、金属は、望ましい結果を達成するために、荷電粒子のビーム、プラズマの流れ、およびレーザー放射にますますさらされます。

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イオン注入（イオンドーピング）は耐摩耗性、耐腐食性、強度などの特性を決定する表面層の元素組成、微細構造、形態を変更できる方法の1つです。トムスクの科学者は、イオン注入の新しい方法を開発しました。高強度イオン注入の研究室長であるAlexander Ryabchikovによれば、彼らはステンレス鋼の耐摩耗性を100倍以上実験的に向上させることができました。

鋼の強度を高めるための実験的なセットアップ

さらに、このテクノロジーにより、必要な特定の表面特性を持つ部品および製品を製造するため。例えば、ジルコニウムのチタンへのイオンドーピングにより、酸素の浸透を防ぐバリア層（すなわち、物品の外層）が形成されます。これは、例えば、原子力発電所での運転中や原子炉でのそのような金属の使用中に、耐用年数と安全性を高めるために使用できます。

イオンの現在の産業利用ドーピングは、形成されたイオンドープ層の薄い厚さによって制限されます。そして、これは、新しいタイプの金属の生産に新しいアプローチを使用することを許可しない主な問題です。しかし、高密度イオンビームによる放射線誘起拡散を強化することにより、従来のイオン注入で使用されるものよりも2〜3桁高い、材料へのイオンの侵入深さを増やすことを提案します。

したがって、科学者によると、それは可能になります、高強度で耐摩耗性の金属を作成する際により良い結果を達成するために。検査結果はこの仮説を裏付けています。作成された鉄鋼サンプルには数百マイクロメートルの深さの表面層がありますが、イオンドーピングの他の方法では数十ナノメートルの深さしかありません。著者は、新しい技術を使用することで、独自の特性を持つ金属を製造できるようになり、製品の品質を数十倍改善できると強調しています。