©
P-Reliz.ru - агрегатор пресс-релизов

В ТГУ просто и недорого продлили жизнь деталям из меди

Учёные Тольяттинского государственного университета разработали технологию упрочнения поверхности медных изделий – с помощью купридов магния. Процесс отличается низкой трудоемкостью, не требует сложного оборудования, а полученное покрытие в несколько раз твёрже исходной меди. Это особенно важно в электротехнике и машиностроении, где продление срока службы детали напрямую снижает себестоимость производства.

Медь – один из самых востребованных цветных металлов в промышленности. Её используют там, где нужна высокая электропроводность, теплопроводность, хорошие антифрикционные свойства: от электродвигателей до подшипников скольжения. Но у этого металла есть слабое место – невысокая твёрдость и низкая износостойкость. Из-за этого срок службы медных изделий невысокий, детали приходится менять чаще.

Упрочнять поверхность меди пытаются разными способами: добавляют легирующие элементы, измельчают структуру, синтезируют сложные композиты, но эти методы, как правило, дороги, энергозатратны или технологически сложны. Исследователи из Тольяттинского государственного университета предложили новый метод: формировать на поверхности меди сверхпрочное покрытие из интерметаллидов — химических соединений меди и магния. На поверхность медного изделия помещают навеску магния, засыпают специальной солью (активирующим флюсом) и нагревают до 750–800 °C. Магний плавится, растекается и вступает в химическую реакцию с медью.

– Уже через 7 минут мы получаем покрытие твёрдостью от 100 до 185 кгс/мм². Для сравнения: у обычной меди твёрдость около 30–40 кгс/мм². То есть поверхность становится твёрже в 3–6 раз, на уровне конструкционной стали, – поясняет один из авторов исследования, доцент кафедры «Сварка, обработка материалов давлением и родственные процессы» ТГУ, профессор Александр Ковтунов. – При этом метод не требует наличия вакуумных камер, сложных газовых атмосфер, дорогих легирующих добавок, а также длительных термических циклов. Достаточно обычной лабораторной или производственной печи и доступных материалов – магния и флюса.

В процессе экспериментов специалисты системно исследовали, как разные флюсы влияют на состав, структуру и свойства покрытия, так как необходимо обеспечивать одновременно хорошее растекание магния и нужные механические свойства покрытий.

– Покрытия с максимальной твёрдостью (до 185 кгс/мм²) хрупки и могут применяться там, где деталь не испытывает ударных нагрузок, а покрытия с твердостью около 100 кгс/мм² более пластичные и без микротрещин, они подходят для работы в сложных условиях. Свойства покрытий определяются технологическими режимами процесса и составом флюса, – говорит младший научный сотрудник кафедры «Сварка, обработка материалов давлением и родственные процессы» ТГУ Юрий Хохлов. – Флюс не только очищает поверхность магния от оксидной плёнки, но и может легировать покрытие компонентами, повышающими механические свойства покрытия на основе купридов магния.

Технология решает конкретные промышленные задачи. Например, в электрических контактах и шинах она, упрочняя рабочую поверхность, позволяет значительно повысить время эксплуатации изделий. Для антифрикционных деталей, таких как втулки и подшипники скольжения, твёрдое покрытие продлевает срок службы, а медная сердцевина обеспечивает высокую теплопроводность.

Метод также можно использовать для защиты от абразивного износа там, где медная деталь соприкасается с другой поверхностью. Важно и то, что технология не требует дорогих зарубежных установок или дефицитных легирующих материалов — всё необходимое, включая магний, флюсы и обычную печь, доступно в России.

– Мы решили классическую задачу материаловедения: как повысить износостойкость меди без потери её главных свойств. Наш метод – это фактически «поверхностная металлургия». Подбирая состав флюса, мы можем управлять свойствами покрытия: получать либо максимально твёрдый, но хрупкий слой, либо более пластичный и трещиностойкий. Технология готова к опытно-промышленным испытаниям, – резюмирует Александр Ковтунов.

Статью об исследовании опубликовал научный журнал «Материаловедение». Это одно из ведущих в России изданий, освещающее на высоком научно-техническом уровне основные проблемы современного материаловедения (переводная версия журнала Inorganic Materials: Applied Research входит в базы данных Web of Science, Scopus).

P-Reliz.ru - аггрегатор пресс-релизов

Другие пресс-релизы Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет"


Учёные нашли способ уберечь сайты от «падений»

Специалисты из Тольяттинского государственного университета (ТГУ) и Кабардино-Балкарского государственного университета (КБГУ) разработали математические модели, которые позволяют предвидеть моменты пиковых нагрузок на интернет-ресурсах и автоматически предотвращать сбои.


Защита, которая сама себя лечит

Учёные Тольяттинского государственного университета улучшили защитные покрытия для магниевых сплавов, получаемые с помощью микродугового оксидирования. Теперь керамический слой, создаваемый на поверхности деталей, кратно повышает коррозионную и износостойкость и может «самовосстанавливаться» в агрессивных средах.


Физик из ТГУ предсказал необычные свойства квантовых вихрей

Профессор Тольяттинского государственного университета Сергей Талалов представил математическую модель поведения квантового вихревого кольца вблизи твёрдой стенки. Работа продолжает цикл его исследований по квантовым вихрям и квантовой турбулентности и приближает к пониманию того, как возникает турбулентность и сверхтекучесть на микроуровне.


В ТГУ создали лабораторию биорезорбируемых сплавов

Научно-исследовательский институт прогрессивных технологий Тольяттинского государственного университета (НИИПТ ТГУ) пополнился новым подразделением. Лаборатория биорезорбируемых сплавов начала работу после победы в конкурсе Министерства науки и высшего образования РФ.


ТГУ прошёл инспекцию Росздравнадзора

В Тольяттинском государственном университете завершилась инспекция производства в соответствии с требованиями к внедрению, поддержанию и оценке системы менеджмента качества (СМК) медицинских изделий. Биорезорбируемые магниевые имплантаты и полуфабрикаты для них выпускают в технопарке ТГУ с соблюдением всех требований нормативной документации.


В 74 года в третий раз стал студентом

1 октября в России отмечают День пожилого человека. В Тольяттинском государственном университете сейчас обучаются порядка 30 студентов в возрасте от 60 до 74 лет, которые осваивают новые профессии и повышают квалификацию. Один из них – москвич Михаил Ефремов.


Учёные научились «читать» историю обработки деталей по их поверхности

Специалисты Тольяттинского государственного университета (ТГУ) и Национального исследовательского университета (НИУ) «МИЭТ» предложили метод, позволяющий по микрорельефу поверхности детали точно определять технологический маршрут её изготовления. Разработка помогает инженерам выявлять скрытые технологические отклонения, невидимые для стандартных измерительных приборов, и предотвращать преждевременные поломки ответственных узлов в авиации и машиностроении.