ТАСС, 16 августа. Российские ученые с помощью наночастиц усовершенствовали обработку сплавов на основе алюминия, кратно повысив их устойчивость. Результаты работы опубликовал научный журнал Surface and Coatings Technology, кратко об этом пишет пресс-служба Тольяттинского государственного университета (ТГУ).
"Группа ученых модифицировала технологию плазменно-электролитического оксидирования (ПЭО), добавив в электролит твердые частицы карбида титана (TiC) со средним размером 80 нанометров. Добавка на литр электролита всего половины грамма наночастиц TiC повысила в 1,4 раза твердость, в три раза износостойкость и в десять раз - коррозионную стойкость оксидного слоя, сформированного ПЭО на литейном алюминиево-кремниевом сплаве АК7, который широко применяется в промышленности", - говорится в сообщении.
ПЭО представляет собой обработку в электролите сплавов на основе алюминия, магния и титана. Технология позволяет многократно улучшать свойства поверхности изделий, формируя керамический оксидный слой, эффективно защищающий от износа и коррозии. Однако хотя ПЭО позволяет решить большой круг задач по обеспечению необходимых свойств поверхности, но часто требуются еще более высокие свойства для работы изделий в агрессивных средах и в экстремальных условиях. Также остается проблемой невысокая производительность ПЭО.
В новой работе исследователи из России и Израиля получили макроэффект от использования наночастиц при создании многофункциональных покрытий. По словам одного из авторов работы, ведущего научного сотрудника ТГУ Антона Полунина, это тот случай, когда "нано" является действительно определяющим фактором улучшения процесса и свойств формируемого поверхностного слоя.
"Именно наноразмерный порядок частиц карбида титана позволяет оптимальным образом внедрить его в слой и добиться наибольшего эффекта. В результате мы получаем оксидный слой с новым комплексом свойств, который удовлетворяет более жестким требованиям по механике и коррозии по сравнению с обычным оксидным слоем, то есть способен работать в еще более тяжелых условиях. Следующим нашим шагом будет адаптация полученных решений для обработки магниевых сплавов технического назначения", – отметил Полунин.
Авторы исследования отмечают, что, несмотря на кажущуюся простоту метода ПЭО, до сих пор никому не удалось непротиворечиво объяснить и математически описать само явление ПЭО, а тем более объяснить влияние на этот процесс наночастиц, вводимых в электролит.
По словам ведущего научного сотрудника Израильского политехнического института (Техниона) Александра Кацмана, эффект воздействия очень малого количества наночастиц на макроэффект значительного увеличения толщины и качества ПЭО покрытия можно понять, рассматривая электрические разряды, бьющие из отрицательно заряженных облаков на летящие самолеты, которые заряжаются положительно за счет трения об атмосферу.
"Эти мини-молнии ионизируют атмосферу (как и космические частицы, ускоряемые в электрическом поле Земли) и создают условия для возникновения большой молнии. Подобно этому наночастицы, внедренные в стенки микроканалов покрытия, вызывают на себя микроразряды (искры), которые ионизируют паро-газовую среду и подготавливают (облегчают) пробой всего паро-газового пузыря", - пояснил Кацман.
Ученый добавил, что этим объясняется сравнительно небольшое (3-4%) наблюдаемое снижение напряжения электрического пробоя, которое в результате приводит к значительному макроэффекту.
