Научный коллектив Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю. А. разработал технологию и оборудование для формирования композитных структур на поверхности металлических изделий, которые обеспечат им прочность, твердость и новые качественные возможности при эксплуатации. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале "Journal of Physics D: Applied Physics".

Один из перспективных способов сделать современные изделия более стойкими к износу состоит в применении плазменных технологий для упрочнения их поверхностного слоя. Это так называемое напыление. Но у этого способа есть свои недостатки. Направленное изменение структуры этого слоя распространенными методами нанесения защитных пленок и упрочняющих покрытий обычно происходит с невысокой скоростью. Кроме того, широкому распространению этих методов мешают коробление готового изделия при его многочасовой обработке и невозможность обрабатывать высокоточные изделия малого размера.

Представленный в статье ученых СГТУ метод воздействия этими недостатками не обладает. Авторы создали установку и уникальную технологию, которые позволяют формировать в поверхностном слое химически устойчивые покрытия.

Формируемая в установке низкотемпературная плазма представляет собой сверхвысокочастотный газовый разряд, который генерируется непосредственно вокруг поверхности изделия при наложении сверхвысокочастотного электромагнитного и электростатического полей. Свойства разряда существенно зависят от величины и знака постоянного электрического потенциала, подаваемого на изделие.

"Для геометрически сложных изделий, например, режущих и хирургических инструментов, шестерней, пружин, подшипников, особенно работающих в экстремальных условиях, альтернативы нашему методу отсутствуют, - поясняет Борис Бржозовский, профессор кафедры "Технология машиностроения" СГТУ им. Гагарина Ю. А. - При реализации цифровых технологий на станках с числовым программным управлением повышаются надежность, точность и другие показатели их эффективности более чем в 2 раза".

По словам ученых, наноструктура формируется всего за 10-15 минут на уровнях подводимой мощности менее 100 Вт и при давлении в рабочей камере установки 2 миллиметра ртутного столба. Для сравнения, при реализации альтернативных методов в рабочей камере необходимо создать сверхвысокий вакуум, цикл обработки является более длительным и требует значительного энергопотребления.

В результате воздействия новым методом износостойкость изделий повышается в 2-6 раз. Так, хирургические иглы, которые затуплялись после 20 проколов, в результате обработки выдерживали 40 проколов. Обработка различного металлорежущего инструмента, работающего практически в экстремальных условиях, то есть при высоких нагрузках и температурах, обеспечивала рост его производительности в 6 раз за счет повышения износостойкости в 2,5-3 раза. Специальный инструмент для ультразвуковой размерной обработки стоимостью 45 000 рублей обеспечивал изготовление двух изделий. После обработки число изготавливаемых изделий выросло до семи.

Помимо повышения износостойкости воздействие плазмы обеспечивает повышение коррозионной стойкости изделий из различных материалов, работающих в условиях действия различных агрессивных сред. В частности, обработка материалов, используемых для изготовления изделий медицинского назначения, обеспечивает повышение их коррозионной стойкости в 9-12 раз.

Коллектив СГТУ продолжает заниматься созданием научно-технологического задела по синтезу наноструктур и нанопокрытий. По мнению ученых, это позволит решить большое количество прикладных задач в различных отраслях жизнедеятельности: авиация и космонавтика, машино- и приборостроение, медицина и охрана окружающей среды. А полученные знания о процессах синтеза и функционирования наноструктурированных поверхностных слоев помогут сократить период вывода продукции на рынок нанотехнологий.

Похожие новости

  • 10/09/2018

    Российские ученые создают технологии будущего для сельского хозяйства

    ​Беспилотные тракторы, агророботы, дистанционное определение состава почв, онлайн-наблюдение за обработкой полей - все это инструменты и технологии "умного сельского хозяйства", которое приходит в России на смену традиционным способам земледелия.
    165
  • 04/10/2016

    В Airbus Safran Launchers заинтересовались созданным в Томске наноматериалом

    ​Airbus Safran Launchers (совместное предприятие авиакосмического концерна Airbus Group и французской корпорации Safran) заинтересовалась разработанной в Томском госуниверситете технологией получения наноматериала - легкого, как алюминий, и прочного, как сталь, сообщил завлабораторией высокоэнергетических и специальных материалов ВУЗа Александр Ворожцов.
    1225
  • 07/08/2017

    Магистрант ТПУ будет разрабатывать алгоритмы для работы с большими данными

    ​Абитуриент Томского политехнического университета Алексей Кульневич - выпускник Северного (Арктического) федерального университета имени имени М. В. Ломоносова (г. Архангельск) - стал победителем олимпиады "Прорыв".
    773
  • 06/07/2016

    В Томском политехе разработали агроробота

    Ученые Юргинского технологического института (ЮТИ) Томского политехнического университета вместе со студентами разрабатывают агроробота, который сможет пахать землю, обрабатывать растения от вредителей и косить траву.
    1386
  • 03/07/2017

    Абитуриенты Томского госуниверситета создали бота для Telegram, сообщающего результаты ЕГЭ

    ​Абитуриенты Владимир Лебедев и Денис Шарапов подали документы в ТГУ одними из первых. Для поступления они выбрали недавно созданный Институт прикладной математики и компьютерных наук. Такой выбор не был спонтанным - ребята давно уже занимаются программированием, а примерно месяц назад они создали бота для Телеграм, который сообщал о результатах ЕГЭ.
    977
  • 28/06/2016

    3D-технологии завоевывают мир

    ​Вслед за автомобилями с автопилотом на дороги выходят самоуправляемые маршрутки. Первенцем новой концепции стал микроавтобус "Olli", созданный компанией Local Motors в сотрудничестве с IBM.  Как сообщает 3Dtoday, Local Motors наиболее известна в качестве первого производителя 3D-печатных автомобилей, а IBM предоставила необходимое аппаратное и программное обеспечение для интеграции 3D-печатного транспорта в облачный искусственный интеллект IBM Watson.
    1688
  • 09/01/2017

    ТГУ создает 3D-фильм о раскопках курганов в тувинской Долине царей

    ​Сотрудники Томского госуниверситета (ТГУ) планируют в 2017 году выпустить фильм в 3D об археологических раскопках в тувинской Долине царей, сообщила РИА Томск завлабораторией "Артефакт" Ольга Зайцева.
    1069
  • 27/03/2017

    Новосибирские ученые создали материал, обеспечивающий 30 лет непрерывной работы химического реактора

    Ученые из Института ядерной физики (ИЯФ) СО РАН и Новосибирского государственного технического университета (НГТУ) создали новую технологию сплавления титана и тантала, в результате чего получили особо стойкий к коррозии и агрессивным средам материал.
    1409
  • 17/05/2017

    В Красноярске изобретена технология 3D-печати воском для металлургии

    Технологию 3D-печати воском, которая позволяет изготавливать модели для металлургического производства даже из свечного парафина, изобрели ученые Института космической техники СибГУ имени Решетнева (Красноярск).
    835
  • 04/02/2017

    Новый материал, созданный российскими учеными, заменит алюминий и титан в авиалайнерах

    Сотрудники химического факультета МГУ создали уникальные полимерные матрицы на основе новых фталонитрильных мономеров для полимерных композиционных материалов.Разработанные материалы обладают более высокой удельной прочностью по сравнению с металлами, за счет чего позволяют радикально снижать массу деталей летательных аппаратов, самолетов и космических кораблей, эксплуатирующихся при высоких температурах.
    1160