Повышения износостойкости широко применяемого в авиастроении титанового сплава в четыре раза добились специалисты Института теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича (ИТПМ СО РАН) совместно с коллегами из Института химии твердого тела и механохимии СО РАН (ИХТТМ СО РАН), сообщает 19 января пресс-служба Института ядерной физики им. Г. И. Будкера (ИЯФ) СО РАН.

Современная промышленность ставит перед учеными задачу создания новых улучшенных материалов, обладающих повышенной прочностью, высокой теплопроводностью и коррозийной стойкостью.

Вышеперечисленными свойствами могут обладать металлокерамические композиты. Такие композиты, обладая пластичной металлической матрицей, имеют повышенную твердость и износостойкость за счет керамических частиц.

Эффективной технологией для создания металлокерамических композитов является аддитивная или, иначе, технология 3D-выращивания объектов. Освоив технологию печати изделий из порошковой металлокерамики на собственной установке прямого лазерного сплавления, специалисты ИТПМ СО РАН и ИХТТМ СО РАН получают новые перспективные материалы, свойства которых исследуют с помощью синхротронного излучения в Сибирском центре синхротронного и терагерцового излучения (ЦКП СЦСТИ) ИЯФ СО РАН.

Проведенными исследованиями было установлено, что добавлением керамического диборида титана в популярный титановый сплав ВТ6 можно добиться, в зависимости от концентрации керамики, повышения его износостойкости в 2–4 раза.

Ученые объяснили этот феномен на фундаментальном уровне. Прочностные характеристики нового материала повысило импульсное лазерное воздействие. Оно создает в материале нано- и микроволокна (вискеры), которые его как бы «армируют».

«Вискеры — это иглы или волокна, или стержни, и изучение подробной динамики их формирования — это очень большая научная задача, далеко выходящая за рамки обсуждаемого исследования. Однако их влияние ясно — они играют ту же роль, какую играет арматура в железобетоне или различные армирующие волокна в композитных полимерах», — объяснил научный сотрудник ИХТТМ СО РАН, руководитель станции «Дифрактометрия в „жестком“ рентгеновском диапазоне» ЦКП СЦСТИ Алексей Завьялов.

Результаты выполненных исследований команда ученых представила в статье журнала Physical Mesomechanics. Еще одна публикация готовится в журнале «Физическая мезомеханика».

Технология 3D-выращивания объектов позволяет изготавливать изделия с заданными свойствами. В институтах Сибирского отделения РАН направление 3D-печати материалов на основе металлокерамики с улучшенными характеристиками активно развивается. Создаваемые ими новые материалы могут быть использованы в авиастроении и нефтегазовой промышленности.