 |
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).
Контактное лицо: Ольга Колпашникова (написать письмо автору)
Компания: ТГУ (все новости этой организации)
Добавлен: 21:42, 15.06.2026
Количество просмотров: 58
Страна: Россия
| Грибная перезагрузка: ученый Пермского Политеха рассказал, что меняется в лесу в конце лета, ПНИПУ, 11:07, 18.08.2026, Россия |
476 |
| Многие люди привыкли считать, что в августе лес продолжает давать те же грибы, что и в июле, только в больших количествах, но реальность гораздо сложнее. Ученый ПНИПУ рассказал, как меняется тихая охота в августе, почему сейчас так легко ошибиться и сорвать ядовитый двойник, и как правильно готовить августовские грибы. |
|
| Учёные ПНИПУ создали умные капсулы, которые удешевляют добычу нефти втрое, ПНИПУ, 17:05, 17.08.2026, Россия |
579 |
| Для добычи трудноизвлекаемой нефти используют специальный гель, чтобы создать трещины. После операции его нужно удалить, однако существующие средства срабатывают слишком рано или не выдерживают высоких температур. Учёные ПНИПУ создали новые капсулы для добычи, которые стоят в 3 раза дешевле аналогов. |
|
|
|
