В Волгограде создали защиту для изделий из титана

Исследователи ВолгГТУ разработали технологию нанесения защитных покрытий на изделия из титана и его сплавов, которая может значительно улучшить износостойкость титановых поверхностей и расширить их рабочий диапазон температур.

Эта инновация открывает новые перспективы для использования титана в различных отраслях промышленности. Результаты исследования были опубликованы в журнале Metals.

Титан – уникальный металл, обладающий высокой механической прочностью, низким весом и устойчивостью к коррозии, что делает его востребованным материалом в различных областях. Ученые из ВолгГТУ подчеркивают, что их разработка открывает новые горизонты для использования титановых сплавов не только в авиационной и космической промышленности, но и в медицинских технологиях.

Инновационные методы нанесения покрытий на титановые изделия могут привести к увеличению срока службы оборудования и уменьшению затрат на его обслуживание. Это открывает новые возможности для применения титана в условиях повышенной нагрузки и экстремальных температур.

Исследователи ВолгГТУ отмечают, что главным недостатком титана является его низкая жаростойкость и износостойкость, что ограничивает его применение в условиях высоких температур и износа. Эти характеристики делают титан менее эффективным материалом для деталей, работающих при температурах выше 600 °С.

Как сообщают ученые, технологии объемного легирования не позволяют достичь необходимых значений жаростойкости и износостойкости у титана. Поэтому чаще всего проблема решается за счет нанесения на титан и его сплавы интерметаллидных покрытий. Эти покрытия состоят из соединений алюминия с титаном, обладающих высокой температурой плавления, стойкостью к окислению и высокой твердостью.

Однако следует отметить, что процесс нанесения интерметаллидных покрытий на титан требует специализированного оборудования и технической экспертизы. Кроме того, необходимо учитывать влияние таких покрытий на общие свойства материала и его сплавов при проектировании и эксплуатации деталей.

В настоящее время существует множество способов получения защитных покрытий на титановых изделиях, включая технологии напыления, различные методы осаждения и наплавки. Однако, проблемой является то, что создаваемые поверхностные слои часто оказываются хрупкими из-за высоких температур и длительного времени обработки, что приводит к росту зерна и ухудшению прочностных свойств титана.

Новый подход, предложенный специалистом, направлен на минимизацию негативного воздействия на структуру изделия и формирование каркасной структуры покрытия на его поверхности. Этот подход включает в себя частицы интерметаллидов, разделенные алюмооксидным наполнителем, обеспечивая покрытию повышенную прочность, ударную вязкость, а также жаро- и износостойкость. Таким образом, новая технология позволяет создавать более надежные защитные покрытия на титане, сохраняя его прочностные свойства и улучшая его долговечность.

При создании покрытий с композиционной структурой, основными трудностями, по мнению Богданова, являются пористость, недостаточная связь на границе раздела "интерметаллид–оксид" и технологическая сложность в обеспечении равномерного распределения оксида в покрытии. Однако, как отмечает специалист, данная проблема решается естественным образом: композиционная структура покрытия формируется в процессе его получения.

Следует отметить, что предложенная технология получения покрытия может быть легко внедрена на существующих металлургических предприятиях, где уже функционируют обычные литейные и термические участки. Это представляет собой значительное преимущество, поскольку не требуется дополнительных инвестиций в создание новых производственных мощностей.

Богданов подчеркнул, что важно также уделить внимание процессу контроля качества покрытий с композиционной структурой, чтобы обеспечить их надежность и долговечность. Для этого необходимо разработать специальные методики испытаний и стандарты, которые помогут определить соответствие покрытий требуемым характеристикам.

В рамках проекта № 24-29-00231, специалисты ВолгГТУ провели исследование, в ходе которого были изучены функциональные характеристики различных покрытий. Особое внимание уделено оценке стойкости этих покрытий к высокотемпературному окислению, износу и появлению трещин при тепловых ударах.

Дальнейшие шаги в исследовании будут направлены на более глубокий анализ результатов, а также на разработку рекомендаций по улучшению характеристик покрытий. Это позволит оптимизировать их применение в различных областях промышленности и повысить эффективность использования.

Полученные данные и выводы исследования будут полезны как для научного сообщества, так и для производственных предприятий, которые используют покрытия в своей деятельности. Результаты исследования могут послужить основой для дальнейших научных разработок и улучшения технологий в области материаловедения.

Источник и фото - ria.ru