 |
Учёные из Тольятти защитили непредсказуемый магниевый сплав
Учёные Тольяттинского государственного университета (ТГУ) создали защитные оксидные покрытия на новых магниевых сплавах, обладающих улучшенными эксплуатационными свойствами. Сплавы применимы в ракетно-космической отрасли и медицине. Результаты этой работы опубликованы в журнале Chimica Techno Acta.
Технология плазменно-электролитического оксидирования (ПЭО) – это современная электрохимическая обработка, которая позволяет создать керамический слой на поверхности изделий из сплавов на основе алюминия, магния, титана. Такие слои повышают износостойкость изделий, защищают их от коррозии и повышенных температур.
ПЭО – недорогой, технологичный и экологически чистый процесс. В ТГУ его изучением и совершенствованием занимаются сотрудники научно-исследовательского отдела (НИО) «Оксидные слои, плёнки и покрытия» под научным руководством профессора, доктора физико-математических наук Михаила Криштала при участии ведущего научного сотрудника Израильского политехнического института (Технион) физика-теоретика, PhD Александра Кацмана.
– Мы проверили возможности и выявили особенности процесса оксидирования «хитрых» магниевых сплавов – с упрочняющей фазой, обладающей упорядоченной длиннопериодической структурой (LPSO-структурой), – поясняет кандидат технических наук Антон Полунин, ведущий научный сотрудник (НИО) «Оксидные слои, плёнки и покрытия». – Это сравнительно новый класс сплавов, который был открыт в начале XXI века в Японии профессором Кавамурой и его коллегами и активно исследуется последние лет двадцать. По сравнению со старыми сплавами, которые разрабатывались ещё в 60–70-х годах, LPSO-сплавы обладают рядом преимуществ в части прочности, пластичности и термостабильности именно благодаря LPSO-фазе в составе.
Хитрости обработки этих сплавов заключаются в негативных побочных эффектах, возникающих из-за упрочняющей LPSO-фазы.
– Например, там, где LPSO-фаза выходит на поверхность, возникает «межфазная» (микрогальваническая) коррозия. При ПЭО магний и эта фаза также окисляются по-разному. В результате возникает неоднородность, которая влияет на качество и свойства оксидного слоя, которые могут быть ниже, чем на обычных сплавах.
Чтобы добиться нужного качества, приходится проводить глубокие исследования для совершенствования технологии ПЭО. Учёные ТГУ научились управлять процессом ПЭО, чтобы добиться нужного результата на LPSO-сплавах.
– Мы изучили влияние состава электролита и частоты электрических импульсов при ПЭО на качество и свойства оксидных слоёв, формируемых на магниевом сплаве Mg97Y2Zn1 c LPSO-фазой. В итоге мы получили технологию ПЭО, обеспечивающую качественные слои на поверхности LPSO-сплавов, – говорит Антон Полунин. – Это наш первый опыт ПЭО такого материала и, насколько нам известно, подобного опыта в мировой научно-технической литературе практически нет, что и привлекло наше внимание.
В составе таких сплавов используют редкоземельные элементы, что делает их достаточно дорогими, поэтому потенциальная область их применения – авиационные и ракетно-космические изделия, а также дорогие электронные устройства.
– Например, в премиальных ноутбуках и смартфонах LPSO-сплавы уже начали использовать для изготовления корпусов и каркасов, – отмечает Антон Полунин. – Но, конечно, главное направление применения таких материалов – авиационный и ракетно-космический сектор. Это нагруженные детали, которые работают и при повышенных температурах, и при внешних агрессивных воздействиях воздушного потока, жидкости и т. д. Соответственно, такие сплавы, наряду с высокой прочностью, должны обладать очень хорошими поверхностными свойствами – стойкостью к коррозии, к эрозионному воздействию газа и совместному воздействию ряда факторов. С оксидными слоями это возможно.
Как отмечает Антон Полунин, один и тот же материал с некоторыми вариациями может использоваться в самых разных областях, поэтому ещё одним потенциальным направлением применения новых магниевых сплавов может стать медицина.
– Ряд нержавеющих сталей применяется для изготовления хирургических инструментов, кухонной утвари (ножей, кастрюль) и топливных баков. Разница может быть в требованиях по содержанию отдельных элементов и примесей, а также к чистоте материала, – подчёркивает Антон Полунин. – Что касается магниевых сплавов, то в сочетании с защитными слоями они очень перспективны для обеспечения контролируемой и максимально адаптивной стойкости медицинского изделия к разрушению в случае «биомедицинского кейса» в части имплантологии. Но, насколько нам известно, в эту сторону исследования применимости Mg-LPSO сплавов пока идут довольно сдержанно – из-за высокой стоимости сплавов.
Итоги своего исследования материаловеды Тольяттинского госуниверситета описали в статье «Улучшение защитных оксидных слоёв, сформированных высокочастотным плазменным электролитическим оксидированием на сплаве Mg-RE с LPSO-фазой», которая опубликована в журнале Chimica Techno Acta. Это рецензируемый журнал с открытым доступом, в котором на английском языке публикуются оригинальные и высококачественные статьи, обзоры и письма, охватывающие все прикладные аспекты химии и материаловедения.
Контактное лицо: Ольга Колпашникова
Компания: Тольяттинский государственный университет
Добавлен: 22:39, 02.07.2023
Количество просмотров: 230
Страна: Россия
| В Алтайском ГАУ пройдет День открытых дверей, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 05:37, 28.01.2025, Россия61 |
| 25 января Алтайский государственный аграрный университет приглашает выпускников 9-11 классов и студентов колледжей на День открытых дверей |
| Студент АлтГУ разрабатывает нейросеть для обнаружения беспилотников, Алтайский государственный университет, 04:54, 17.01.2025, Россия784 |
| Бакалаврская работа магистранта института цифровых технологий, электроники и физики АлтГУ Владислава Цвенгера «Разработка сверточной нейронной сети для обнаружения беспилотных летательных аппаратов» победила во Всероссийском конкурсе на лучшую работу студентов вузов, реализующих подготовку в области информационной безопасности, по Сибирскому и Дальневосточному федеральным округам |
| 186 работ представили школьники Алтайского края на конкурс, посвященный теме органической продукции, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 04:29, 17.01.2025, Россия78 |
| После завершения дополнительной общеразвивающей образовательной программы «Основы органического потребления: еда будущего – органическая или синтетическая», которая была реализована в 2024 г. в школах Алтайского края при помощи Алтайского государственного аграрного университета и Алтайского краевого детского экологического центра, ребята приняли участие в конкурсе на тему органической продукции |
| В Алтайском ГАУ обсудят актуальные аспекты применения технологии «No-Till», ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 04:16, 17.01.2025, Россия89 |
| 19-20 февраля 2025 года в главном корпусе Алтайского государственного аграрного университета состоится ежегодная XIII Сибирская конференция сторонников технологии No-Till «Вектор на прибыль. Снижение себестоимости и оптимизация трудовых процессов», организатором которой выступает Клуб «Амиготерра». |
| Ученые АГАУ завершают работу над «Красной книгой почв Алтайского края», ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 21:15, 13.01.2025, Россия336 |
| Главной задачей научного коллектива кафедры почвоведения и агрохимии Алтайского государственного аграрного университета под руководством д.с.-х.н., профессора Елены Пивоваровой на пути к «Красной книге почв Алтайского края» стала разработка методологической основы для выделения эталонных почв региона |
|
|
