На Урале создали экономичную версию ультратвердого сплава
Высокоэнтропийными считаются сплавы из не менее пяти элементов с содержанием каждого в пределах от пяти до 35 процентов. Благодаря своему составу они обладают исключительной прочностью и пластичностью. Но из-за таких дорогостоящих элементов, как кобальт, тантал, гафний, ванадий, ниобий, вольфрам и молибден, до сих пор оставались невостребованными в связи с неподъемной себестоимостью. Совместные международные исследования помогли решить эту проблему.
"Отсутствие экономически эффективных методик производства ВЭС, в том числе богатых железом, побудило нас взяться за поиск решения. Сегодня очень много ученых занимается обработкой сплавов методами интенсивной пластической деформации, но, насколько мне известно, мы пока единственная в мире группа, создавшая относительно недорогие наноструктурированные ВЭС", - пояснил один из авторов исследования, старший научный сотрудник лаборатории "Высокоэнтропийные материалы" ЮУрГУ Маджид Насери.
Чтобы добиться снижения себестоимости сплава, ученые заменили один из его дорогостоящих элементов гораздо более дешевым железом, снизив затраты на производство на 50 процентов. А затем добились нужных свойств сплава, применив метод циклической штамповки в замкнутом объеме, который представляет собой деформацию металла прессом, разбивающим его структуру до наноразмеров.
"Обработка прессом способствует образованию однородных нанозерен, богатых хромом, молибденом и железом, и их эффективному распределению в матрице сплава, - пояснил профессор кафедры материаловедения и физико-химии материалов Евгений Трофимов. - Уже после шести таких проводок металл достигает высокой твердости и, соответственно, максимальной износостойкости".
Исследования показали, что микротвердость сплава выросла на 168 процентов. Соответственно, улучшились его антифрикционность, теплостойкость и износостойкость. По мнению ученых, полученный метод получения ВЭС можно использовать для производства небольших узлов и деталей, повысив их долговечность. Речь может идти о металлорежущем инструменте или деталях авиационного двигателя.