Разработан инновационный сплав для режущего инструмента
Все режущие инструменты подвержены износу в результате интенсивного трения. Ученые разрабатывают все новые способы увеличения прочности и износостойкости рабочих органов инструментов без потери остроты режущей кромки. Сотрудники Томского научного центра Сибирского отделения РАН сообщили о создании перспективного композитного материала на основе смеси диборида титана (TiB2) и железа.
Диборид титана известен исключительной твердостью — 25–35 ГПа. Это, правда, в 2 раза меньше твердости алмаза, но для деревообрабатывающего инструмента достаточно. Критическая уязвимость диборида титана — в его хрупкости. Непредвиденная нагрузка на излом (например, при столкновении с древесным сучком) может привести к поломке инструмента. Чтобы устранить этот недостаток, необходимо приготовить композит борида титана с железом или стальным сплавом.
На словах это кажется простым, но на практике «угадать» оптимальное соотношение компонентов и параметры технологического процесса почти невозможно. В прошлом технологи теряли месяцы и годы, перебирая сотни вариантов, прежде чем получали нужный по соотношению твердости и хрупкости материал.
Ученые из Томска пошли другим путем. Они провели компьютерное моделирование высокотемпературного синтеза и определили его оптимальный алгоритм. На первом этапе смесь порошков диборида титана и металлической стружки «запекли» в реакторе при температуре около 2 000°C. Железо при этом расплавилось (температура его плавления — всего +1538°C), а порошок диборид титана, который плавится при температуре +3230°С равномерно распределился в жидком металле.
После того как спеки остыли, их тщательно размельчили. Затем порошок вновь нагрели до полутора тысяч градусов и изготовили из получившейся вязкой массы тонкие металлические напайки. Ими оснастили диски циркулярных пил томского предприятия по производству ДВП.
В ходе производственных испытаний работники цеха с удовлетворением отметили, что диски с новыми напайками работали без заточки в среднем 14 часов, в то время как дорогостоящий диск с напайкой из карбидов вольфрама и кобальта требовал заточки уже через 12 часов.
Научный сотрудник лаборатории гетерогенных металлических систем ТНЦ СО РАН кандидат технических наук Ольга Лепакова отметила, что предложенный ими метод использует недорогой порошок диборида титана и практически бесплатную металлическую стружку. Аналогичную композитную смесь можно приготовить из трех простых веществ — железа, титана и бора, однако из-за дороговизны металлического титана и особенно бора себестоимость напаек вырастает в разы.
Ранее ученые сообщили о том, что им удалось увеличить срок службы изделий из никелида титана.
