Ученые из Томского политехнического университета (ТПУ) смогли улучшить процесс легирования, что позволило повысить износостойкость нержавеющей стали более чем в сто раз. Результаты исследования были опубликованы в журнале «Surface and Coatings Technology».
Напомним, что легирование – это процесс улучшения физических и химических свойств материала за счёт добавления в него примесей. Например, в сталь обычно добавляют примеси хрома и никеля для повышения твёрдости, износостойкости, коррозионной стойкости и так далее. Но, по словам учёных ТПУ, сегодня традиционные методы легирования исчерпали свой технологический потенциал. Другое дело метод ионной имплантации, когда на металл воздействуют пучками заряженных частиц, потоками плазмы и лазерным излучением, что позволяет создать слой легирования на металле. Однако до сих пор толщина такого слоя была невелика, что не давало существенных результатов для конечной продукции.
Учёные ТПУ придумали новую технику ионной имплантации с использованием пучков ионов с очень высокой плотностью, но низкой энергией.
«Предложенный нами способ увеличения глубины проникновения ионов в материал заключается в усилении радиационно-стимулированной диффузии пучками ионов очень высокой плотности, на два-три порядка превосходящими используемые в традиционной ионной имплантации», – объясняет руководитель исследования Александр Рябчиков.
Заведующий лабораторией высокоинтенсивной ионной имплантации ТПУ Александр Рябчиков также сообщил, что в ходе тестирования нового метода учёным удалось создать сталь, износостойкость которой была более чем в 100 раз выше износостойкости нелигированного металла. Исследователи считают, что развитие метода высокоинтенсивной имплантации ионов с низкой энергией может произвести революцию в технологиях улучшения свойств материалов. Например, ионное легирование циркония титаном может существенно увеличить срок эксплуатации ядерных топливных элементов из данного материала. Работа ученых ТПУ поддержана грантом Российского научного фонда, так как она поможет удешевить применение метода ионной имплантации и повысить качество получаемых материалов.
