RIATOMSK.RU
+2°C
18 октября 2019  |  
21:37
  |  
+2°C
12:44  11 марта 2019 г.

Ученые ТПУ упростили способ получения сверхтвердых материалов

Чёрная Элеонора
© с сайта ТПУУченые ТПУ упростили способ получения сверхтвердых материалов

ТОМСК, 11 мар – РИА Томск. Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) разработали установку для получения сверхтвердых материалов на основе карбидов титана, которая позволит удешевить этот процесс в промышленном производстве, сообщила в понедельник пресс-служба вуза.

Уточняется, что над проектом работает коллектив молодых ученых Инженерной школы информационных технологий и робототехники ТПУ.

Open air

Созданная томичами установка предназначена для получения сверхтвердых материалов на основе карбидов титана. Это соединение углерода и металлического титана, отличающееся особой прочностью, устойчивостью к высоким температурам. Его используют для нанесения износостойких покрытий.

Основное преимущество установки политехников – использование безвакуумного метода. "В таком случае процесс получения карбидов не требует специальных условий инертной газовой среды, а значит и дорогостоящего оборудования, – он протекает на открытом воздухе", – говорится в сообщении вуза.

На своем оборудовании политехники уже получили помимо карбида титана и образцы других веществ – карбида кремния и карбида бора. Эти тугоплавкие и сверхтвердые материалы используются для создания компонентов силовой электроники, изделий ядерной промышленности, керамических бронепластин и так далее. Способу получения карбида титана посвящена последняя статья, опубликованная в журнале Technical Physics Letters.

"Такие материалы получают различными методами, один из них – электродуговой. Он основан на действии электродугового разряда, который создает нужные условия для синтеза материала. В промышленность этот метод пока не внедрен, так как считается относительно дорогостоящим. Однако наши решения в перспективе могут приблизить внедрение", – цитируется в сообщении руководитель проекта Александр Пак.

По словам ученого, большинство научных коллективов, получающих карбиды электродуговым методом на постоянном токе, организуют этот процесс в вакууме, в защитных инертных атмосферах, например, из аргона, водорода или гелия. А для этого требуется дорогостоящая техника.

Работа на "открытом воздухе" дешевле. Но, как показывает анализ мировых публикаций, лишь около 6% статей в мире описывают успешный синтез неоксидных материалов в формате open air.

"Наша группа входит в этот небольшой процент. Кроме того, описание синтеза в атмосферной плазме дугового разряда постоянного тока именно карбидов кремния, бора и титана нам в литературе не встречались", – отмечает исследователь.

Как это работает

Установка, разработанная в ТПУ, может быть размещена на обычном письменном столе, по площади она занимает менее одного квадратного метра. Она состоит из простых элементов: силового источника питания, источника постоянного тока, электродов и системы управления. А сам процесс синтеза карбидов занимает буквально несколько секунд.

"Проблема защитной атмосферы возникает потому, что если воздействовать разрядом на какой-то материал на открытом воздухе, то он просто сгорит, то есть окислится, и мы получим оксид. Но несколько лет назад ученые установили, что при определенных условиях сам электродуговой разряд может генерировать защитную газо-плазменную область, экранирующую продукты синтеза от кислорода воздуха", – говорит Пак.

Этим эффектом политехники воспользовались, развивая группу электродуговых методов. Как объясняет пресс-служба, между электродами, на которые подается напряжение, образуется разрядный промежуток, инициируется дуговой разряд, и, соответственно, плазма. Процесс сопровождается выделением энергии дугового разряда и повышением температуры.

Исходная смесь – порошки углерода и, например, титана – нагревается до нескольких тысяч градусов, структура вещества меняется, и происходит синтез карбида.

"Наше новшество, позволившее существенно упростить установку, – это особая геометрия электродной системы и режимы работы разрядного контура. Один из электродов сделан из графита в форме стакана, а второй опускается в полость этого стакана. Внутри "стакана" и проходит весь процесс, защищенный от внешней среды самим разрядом от кислорода воздуха", – комментирует Пак.

Он добавляет, что установка может работать в автоматизированном режиме: "Мы уже получили два авторских свидетельства к программе для системы управления электродуговым реактором и продолжаем совершенствовать программную часть, а сама установка и способ получения карбида титана находятся в процессе патентования".

В дальнейшем коллектив планирует совершенствовать технологию для минимизации примесей в конечном продукте и повышения его выхода.

Наверх
Сайт РИА Томск /riatomsk.ru/ содержит информацию, подготовленную Региональным информационным агентством «Томск» (РИА Томск) с территорией распространения - Томск, Томская область.
РИА Томск зарегистрировано в Управлении Федеральной службы по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор) по Томской области 20 марта 2014 г. Свидетельство о регистрации ИА № ТУ70-00327.
Настоящий ресурс может содержать материалы 18+. Материалы, размещенные на правах рекламы, выходят под знаком "реклама". РИА Томск не несет ответственности за партнерские материалы.
Рейтинг@Mail.ru
Яндекс.Метрика
ЧИТАЙТЕ
РИА в VK
Главные новости дня в нашей рассылке