Дальневосточные ученые создали «вечный» материал для буров и станков
Исследователи ДВФУ и Хабаровского федерального исследовательского центра ДВО РАН разработали технологию получения сверхпрочного карбида вольфрама без использования кобальта. Новый материал оказался устойчивее традиционных твердых сплавов, которые сегодня повсеместно используются в промышленности. В случае использования нового материала буры, станки и другие механизмы смогут работать в разы дольше без замены деталей.
В чем суть?
Больше века главным материалом для сверхпрочного инструмента остаются сплавы на основе карбида вольфрама. Их секрет в структуре: твердые зерна карбида скреплены мягкой металлической связкой из кобальта. Кобальт придает материалу вязкость, однако его твердость ниже, чем у абразивных частиц (песка, породы). В процессе эксплуатации связка постепенно разрушается и вымывается, что приводит к потере опоры зернами карбида и их последующему выкрашиванию, а значит, к быстрому износу детали.
Что предложили ученые?
Дальневосточные ученые нашли способ отказаться от связующего кобальта и создать монолитную деталь из чистого карбида вольфрама. Используя метод искрового плазменного спекания (SPS), они спрессовали наночастицы порошка — каждая в тысячу раз тоньше человеческого волоса — в единое изделие с рекордной плотностью 99,94%. Для этого материал нагрели до 2000 °C.
Ключевой результат
Новый материал выдержал испытания на микроабразивный износ и показал долговечность, которая до 26 раз превышает характеристики самых распространенных промышленных аналогов. Размер абразивных частиц на него практически не влияет.
Где пригодится?
Разработка идеальна для экстремальных условий:
буровое оборудование для нефтегазовой и горнодобывающей отраслей;
фильеры для протяжки тонкой проволоки;
прецизионные подшипники, работающие без смазки;
детали насосов для абразивных жидкостей (песок, цемент).
В планах ученых — поиск идеального баланса зернистости и прочности, а затем внедрение материала в реальное производство.
