Учёные ННГУ повысили твёрдость керамики для металлообрабатывающих инструментов
Учёные ННГУ имени Лобачевского получили в керамике на основе карбида вольфрама участки с твёрдостью около 40 ГПа — существенно выше, чем у исходного материала. Разработку планируют использовать для создания износостойких металлообрабатывающих инструментов, сообщает пресс-служба вуза.
Исследователи изучают, как углерод перемещается внутри наноструктурированной керамики и меняет её свойства. Для эксперимента образцы поместили в вакуумную печь и выдерживали при температуре 1750 °С. Их поверхность соприкасалась с графитовыми пластинами — источником углерода. После обработки учёные изучили фазовый состав, микроструктуру и механические свойства материала.
В одних участках керамика насыщалась углеродом — именно там сформировались области повышенной твёрдости. В других она теряла углерод вплоть до образования чистого вольфрама. Этот металл в несколько раз менее твёрдый, чем карбиды, но обладает пластичностью.
По оценке учёных, такое сочетание может позволить создавать инструменты с твёрдой режущей кромкой и менее хрупкой основной частью, которая хорошо отводит тепло. Материалы, свойства которых различаются от участка к участку, называют функционально-градиентными.
Керамику на основе карбида вольфрама уже применяют для изготовления режущих пластин, свёрл и буров. Помимо новых материалов для инструментов, результаты исследования планируют использовать для создания износостойких пар трения, работающих в экстремальных условиях. Далее учёные изучат, как параметры обработки в вакуумной печи влияют на перемещение углерода, чтобы управлять свойствами образцов.
Работу провели совместно с Институтом металлургии и материаловедения имени А. А. Байкова РАН при поддержке Российского научного фонда. Результаты опубликованы в журнале International Journal of Refractory Metals and Hard Materials.
