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 Недостаток социальных контактов давно связывают с повышенным риском физических и психических заболеваний, однако их влияние на продолжительность здоровой жизни оставалось неясным. Ученые проанализировали данные 277 тысяч человек и выяснили, что у одиноких и социально изолированных мужчин расчетный период жизни без депрессии и тревожного расстройства был короче почти на шесть лет.
Ребенок легче взрослого, быстрее осваивается в новой обстановке и обладает пластичной нервной системой — значит, невесомость он перенесет проще. Это рассуждение звучит убедительно ровно до тех пор, пока ребенка считают уменьшенной копией взрослого. На самом деле его скелет еще набирает прочность, мышцы учатся работать вместе с нервной системой, вестибулярный аппарат настраивает ощущение положения тела, а органы и ткани проходят этапы, которые нельзя повторить после завершения роста. Если в этот период убрать постоянную нагрузку земного притяжения, организм будет не только приспосабливаться к новой среде: он станет формироваться внутри нее. Каким получится результат, медицина сегодня не знает: длительных орбитальных исследований с участием несовершеннолетних не проводилось.
Запуск китайского космического автомата на этой неделе должен был привести к первой посадке земного аппарата на южном полюсе Луны. Однако сочетание тайфуна и слабых энергетических возможностей современных китайских ракет заставило отказаться от запуска не только на август, но и на весь 2026 год.
Биологи провели молекулярный анализ тканей человеческого мозга и выяснили, что при тяжелой депрессии останавливается процесс образования новых нейронов. Открытие показало, что природа заболевания кроется не только в химическом дисбалансе нейромедиаторов, но и в физическом нарушении клеточного обновления гиппокампа.
Иногда лучшая помощь природе — просто оставить ее в покое и не мешать. Британские экологи доказали, что заброшенная фермерская пашня способна без миллионных затрат и покупных семян превратиться в роскошный цветущий луг. Для этого потребовалось лишь 11 лет времени и обычный ежегодный покос травы.
Приблизительно 130 миллионов лет назад, когда по земле бродили динозавры, какое-то млекопитающее пробежало по влажной песчаной дюне на территории современной южной части Бразилии. Размер оставленных этим древним существом следов поразил палеонтологов.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
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