"Ученые из лаборатории перспективных технологий Томского научного центра СО РАН предложили перспективный метод контролируемого образования боридов в поверхностных слоях титана в процессе электронно-лучевой обработки, который позволяет регулировать структуру и свойства покрытия", – пояснили в Минобрнауки.
Самым перспективным методом получения композита для покрытий титановых изделий считается синтез армирующих частиц непосредственно в матрице металла. Как пишет ТАСС, об этом рассказал член авторского коллектива, научный сотрудник Евгений Яковлев. В таком случае упрочняющие частицы образуются прямо внутри титановой основы в ходе реакции или термообработки, а не добавляются готовыми снаружи.
Проблема состоит в том, что контролируемого синтеза нужных частиц боридов в титановой матрице сложно добиться при облучении электронным пучком (сфокусированным потоком ускоренных электронов). На решение этой задачи и направлена новая технология.
Ученые сравнивают процесс синтеза с приготовлением многослойной лазаньи: на образец напыляются борсодержащая и боридобразующая пленки с определенным соотношением толщин. Затем они подвергаются импульсной обработке электронным пучком.
В ходе плавления пленок синтезируются боридные частицы. Далее цикл повторяется. В результате получаются нанокомпозитные покрытия, которые состоят из титановой матрицы и армирующих частиц диборида титана – TiB₂.
Ученые изучили различные режимы и выявили оптимальный вариант, когда при плотности энергии 3,5 джоуля на 1 кв. см образуются композитные покрытия с максимальным содержанием наночастиц TiB₂ (до 100 нанометров) в титановой матрице, что обеспечивает максимальную износостойкость. Результаты разработки были опубликованы в журнале Vacuum.
Титан используют в изделиях, для которых важны высокая удельная прочность, коррозионная стойкость и малый вес. Это авиа- и космические детали, медицинские изделия, энергетическое, химическое и морское оборудование, премиальные авто-компоненты, хоккейные клюшки, велосипедные компоненты и не только.
Но у титана есть слабые места. В частности, изделиям из легкого металла нужны стойкие покрытия, так как титан и многие титановые сплавы относительно плохо сопротивляются абразивному износу, и их поверхность быстро портится. При высоких температурах титан интенсивно окисляется и подвергается деградации.
