ВЛАДИВОСТОК, 25 марта. /ТАСС/. Ученые разработали технологию получения сверхпрочного карбида вольфрама, который практически не подвержен износу. Материал до 26 раз устойчивее, чем традиционные твердые сплавы, которые сегодня повсеместно используются в промышленности в экстремальных условиях, сообщили ТАСС в Минобрнауки РФ.

В исследовании принимали участие ученые Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) и Хабаровского Федерального исследовательского центра ДВО РАН (ХФИЦ ДВО РАН). На практике, основой для производства высокопрочных инструментов служат твердые сплавы на основе карбида вольфрама. Твердость обеспечивается металлической связкой — кобальтом, который придает материалу вязкость, однако его твердость ниже, чем у абразивных частиц (песка, породы). В процессе эксплуатации связка постепенно разрушается и вымывается, что приводит к быстрому износу детали. Дальневосточные ученые отказались от использования кобальта, и создали монолитную структуру из чистого карбида вольфрама.

«С применением метода искрового плазменного спекания (SPS) были спрессованы наночастицы порошка размером в 1 тыс. раз тоньше человеческого волоса в единое изделие, достигнув плотности 99,94%. Процесс проводился при нагреве до температуры 2 000 градусов по Цельсию. Полученный материал обладает значительно большей твердостью при меньшей цене по сравнению с существующими твердыми сплавами. И все это стало возможным только за счет применения нового метода спекания», — пояснил заведующий лабораторией порошковой металлургии ХФИЦ ДВО РАН Максим Дворник.

Испытания и результаты

Была проведена серия испытаний, где сравнивались три промышленных сплава с разным содержанием кобальта и три экспериментальных образца чистого карбида вольфрама. Их подвергали микроабразивному износу, то есть «шлифовали» с помощью специальных паст с частицами разного размера и твердости.

«Скорость износа наших образцов оказалась в разы ниже, чем у всех промышленных аналогов. Самый твердый из существующих сплавов изнашивался в 1,2 раза быстрее самого „мягкого“ из наших новых материалов. А если сравнивать с обычным, самым распространенным сплавом, наша разработка оказалась долговечнее в 26 раз. При этом размер абразивных частиц, который критичен для обычных материалов, на наш монолит почти не влиял», — добавил сотрудник лаборатории ядерных технологий ДВФУ Олег Шичалин.

Новый материал подходит для создания деталей, работающих в экстремальных условиях — бурового оборудования для нефтегазовой и горнодобывающей отрасли, фильер, через которые протягивают тонкую проволоку, прецизионных подшипников, работающих без смазки, а также деталей насосов, перекачивающих жидкости, содержащие песок, цемент и другие абразивные материалы. Также ученые отмечают, что новый материал позволит отказаться от дорогого и дефицитного кобальта, месторождения которого находятся в основном в политически нестабильных регионах. Результаты исследования опубликованы в International Journal of Refractory Metals and Hard Materials.