МОСКВА, 11 дек — РИА Новости. Технологию нанесения защитных покрытий на изделия из титана и его сплавов разработали в ВолгГТУ. Авторы исследования считают, что это позволит повысить износостойкость титановых поверхностей и использовать их при более высоких температурах. Результаты опубликованы в журнале Metals.
Титан — металл, свойства которого сочетают высокую механическую прочность, сравнительно низкий вес и стойкость к коррозии, рассказали ученые Волгоградского государственного технического университета (ВолгГТУ). Благодаря своим свойствам титан и его сплавы нашли широкое применение в самых различных областях: от авиационной и космической промышленности до производства медицинских имплантатов.
Основным недостатком, сдерживающим применение титана, по словам ученых ВолгГТУ, является его низкая жаростойкость и износостойкость, что затрудняет использование титана для деталей, работающих при температурах выше 600 °С и в условиях износа.
Как рассказали ученые, методами объемного легирования достичь высоких значений этих характеристик не удается, поэтому указанная проблема в большинстве случаев решается путем нанесения на титан и его сплавы интерметаллидного покрытия. Оно состоит из химических соединений алюминия с титаном, которые обладают низкой плотностью, высокими значениями температуры плавления, а также стойкости к окислению и твердости.
В настоящее время для их получения предлагается использовать технологии напыления, различные варианты осаждения, наплавки. Однако, создаваемые поверхностные слои получаются очень хрупкими, а высокие температуры и большое время обработок приводят к росту зерна и снижению прочностных свойств титана.
«
"Мы предложили использовать операцию горячего алитирования (погружения титана в расплавленный алюминий) с последующим кратковременным термическим оксидированием", — рассказал один из авторов исследования, доцент кафедры "Материаловедение и композиционные материалы" ВолгГТУ Артем Богданов.
По его словам, этот подход позволяет минимизировать вредное воздействие на структуру защищаемого изделия и сформировать на его поверхности каркасную структуру покрытия. Оно представляет собой частицы интерметаллидов, разделенные алюмооксидным наполнителем, и обеспечивающую его повышенную прочность, ударную вязкость, а также жаро- и износостойкость.
Богданов пояснил, что основными трудностями при создании покрытий с композиционной структурой является пористость, недостаточная связь на границе раздела "интерметаллид–оксид", а также технологическая сложность по обеспечению равномерного распределения оксида в покрытии. Здесь же задача решается сама собой: естественно-композиционная структура покрытия формируется непосредственно в процессе получения.
По словам авторов, предложенная технология получения покрытия может быть освоена на базе существующих металлургических предприятий, где имеются обычные литейные и термические участки.
В дальнейшем специалисты ВолгГТУ планируют оценить функциональные свойства покрытий, в первую очередь их стойкость к длительному высокотемпературному окислению и износостойкость, а также стойкость к появлению трещин при тепловых ударах.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда в рамках проекта № 24-29-00231.