Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Новый метод упростит создание сверхпрочных покрытий для титана
Ученые разработали метод создания защитных танталовых покрытий на титане, который позволяет проконтролировать состав, структуру и свойства создаваемого слоя и добиться его большей механической прочности. Разработка может применяться в медицине для создания биосовместимых имплантатов, а также для защиты титановых деталей техники, работающей в агрессивных средах, например морских судов и автомобильных двигателей.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. Титан и его сплавы широко используются в медицине, авиации и энергетике благодаря легкости, прочности и устойчивости к коррозии — химическому разрушению. Однако в экстремальных условиях — при высоких температурах или в агрессивных средах, содержащих кислоты, серу и другие химически активные вещества, — даже титан нуждается в дополнительной защите. Один из перспективных материалов для защитных слоев — тантал, поскольку он химически стабилен, долговечен и биосовместим. Чаще всего танталовые покрытия наносят путем распыления материала в плазме или спекания под действием лазера. Однако эти подходы требуют сложного оборудования и не всегда обеспечивают равномерное покрытие, поэтому ученые ищут более эффективные технологии.
Материаловеды из Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А. (Саратов) предложили формировать танталовые покрытия на титане методом электроискрового нанесения. Этот подход заключается в том, что на материал (в данном случае титан) с электрода, проводящего ток, подают короткие электрические разряды, которые заставляют материал электрода равномерно осаждаться в виде капель на обрабатываемую поверхность. Так, если электрод сделать из тантала, то на титане сформируется танталовое покрытие. Эту процедуру авторы провели в герметичной камере при нормальном и пониженном давлении в атмосфере воздуха или аргона, используя систему позиционирования с числовым программным управлением, а также системы визуального контроля за процессом. Использование системы позиционирования позволило равномерно перемещать электрод относительно образца и формировать локально, по заданной траектории, покрытия, состоящие из отдельных капель тантала.
В результате авторы получили танталовые покрытия толщиной от 3,6 до 22 микрометров. Ученые исследовали их химический состав и выяснили, что покрытия, сформированные в воздушной среде, содержали большое количество кислорода (17–47% от остального состава) и азота (2–4%). Концентрацию этих элементов важно учитывать, поскольку создаваемые ими оксиды и нитриды повышают твердость и износостойкость наносимых слоев, но при этом препятствуют дальнейшему росту толщины покрытия, делают его более хрупким и менее устойчивым к коррозии, а также снижают биосовместимость материала. При этом микротвердость полученных в воздушной среде образцов составила 5,4–12,3 гигапаскалей. Это значит, что материал способен выдерживать давление, примерно в 5000–10000 раз выше атмосферного.
Использование среды аргона позволило снизить содержание кислорода до 18–41% и азота до 1,65–2,2%. Микротвердость покрытий, сформированных в таких условиях, оказалась ниже — 5,3–9 гигапаскалей, однако этих показателей достаточно для большинства потенциальных применений, например создания имплантатов. Таким образом, аргонная атмосфера позволяет получать покрытия с более предсказуемыми свойствами, что важно для высокотехнологичных применений.
«Наш метод позволяет не только улучшить свойства танталовых покрытий, но и делает процесс их нанесения более управляемым. Совершенствование их производства важно, поскольку тантал — тугоплавкий и коррозионностойкий биосовместимый металл, перспективный для технического и медицинского применения, в частности создания имплантатов индивидуальной конструкции с заданными параметрами структуры. В дальнейшем мы планируем расширить диапазон условий, при которых формируются покрытия, попробовать наносить другие материалы, а также сформировать аналогичные слои на цилиндрических поверхностях.
Возможно, полученные результаты станут основой для нового метода получения 2D-структур, а в перспективе и метода аддитивного производства 3D-металлических объектов малого размера», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Владимир Кошуро, кандидат технических наук, старший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории «Индукционные, плазменные и лазерные технологии обработки материалов», доцент кафедры «Материаловедение и биомедицинская инженерия» СГТУ имени Гагарина Ю.А.
Telegram 
Дзен 
VK Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Ученые давно знают как с хорошим приближением прогнозировать рост поверхностей. Но экспериментально подтвердить точное соответствие реальных процессов и модели — гораздо более сложная задача, у которой, тем не менее, есть решение.
Немецкие и нидерландские археологи выяснили, что 125 тысяч лет назад неандертальцы целенаправленно ловили и разделывали европейских болотных черепах. Это первое свидетельство того, что северные популяции древних людей охотились на рептилий. Остатки черепах нашли в тех же слоях, где неандертальцы массово убивали гигантских слонов. Значит, черепах ловили не из-за голода. Вероятно, на них охотились дети ради панцирей, которые использовали для изготовления посуды.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Ученые давно знают как с хорошим приближением прогнозировать рост поверхностей. Но экспериментально подтвердить точное соответствие реальных процессов и модели — гораздо более сложная задача, у которой, тем не менее, есть решение.
После глобальных прорывов прошлого столетия космонавтика неспешно продолжает свое эволюционное развитие. Ученые и инженеры уже несколько десятилетий бьются за каждый килограмм полезной нагрузки, работая над созданием деталей для ракет и спутников из легких и прочных материалов. По словам генерального директора госкорпорации «Роскосмос» Дмитрия Баканова, за последние пять лет в отечественной космонавтике появилось около 30 новых сплавов и композитов, которые сокращают массу изделий. Однако для новых революционных прорывов в отрасли ограничения материалов по-прежнему остаются одним из фундаментальных барьеров, который ученые пока не могут преодолеть без серьезных компромиссов. Ко Дню космонавтики доктор технических наук, профессор кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ МИСИС Игорь Блинков рассказывает о перспективных материалах для космоса.
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно