Российские ученые создали «сверхсплав» для авиации

За основу был взят уже существующий популярный материал — титановый сплав ВТ6. В него добавили новое химическое соединение, что привело к повышению износостойкости в 4 раза.

Российские ученые освоили технологию печати изделий из порошковой металлокерамики. На фото показано 3D выращивание композита на установке прямого лазерного выращивания ИТПМ СО РАН. Источник: А. Маликов / пресс-служба ИЯФ СО РАН

Научный прорыв совершили специалисты Института теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича (ИТПМ СО РАН) совместно с коллегами из Института химии твердого тела и механохимии СО РАН (ИХТТМ СО РАН). Результаты их работы опубликованы в журнале Physical Mesomechanics.

Что сделали ученые

Исследователи улучшили характеристики титанового сплава ВТ6. Этот материал популярен в авиационной сфере. Из него создают различные детали летательных аппаратов.

Чтобы сделать сплав еще более прочным, к нему добавили керамическое соединение диборида титана. Это позволило заметно снизить коэффициент трения, то есть повысить износостойкость материала в 2-4 раза (точный результат зависит от концентрации керамики в сплаве).

Изменение характеристик произошло благодаря формированию в сплаве так называемых нано- и микровискеров — мельчайших нитевидных структур.

Микроструктура сплава ВТ6 с добавлением диборида титана, на которой видно образование вискерсов борида титана. Источник: А. Маликов / пресс-служба ИЯФ СО РАН

По словам специалистов, вискеры в сплаве играют ту же роль, что арматура в железобетоне или различные армирующие волокна в композитных полимерах. Они перераспределяют нагрузку, возникающую при различных механических воздействиях, на больший объем материала, чем было бы при их отсутствии. 

Многофункциональная технология

Лазерная наплавка наносимого керамического слоя на сплав происходит в импульсном режиме. Именно эта «импульсность» сформировала однородный на макромасштабе слой, насыщенный твердыми фазами и вискерами. Это и привело к повышению показателей износостойкости нового покрытия. 

Металлокерамические композиты, которые можно создать с помощью описанной технологии, интересны не только для авиационной промышленности, но и для других сфер. Помимо титанового сплава, ученые работают над улучшением сплава на никелевой основе. С его помощью можно получить различные коррозийные износостойкие покрытия для нефтегазовой отрасли.