Сибирские ученые отработали технологию создания высокопрочных сплавов

Номер документа 5420170008

РУБРИКА:
18. Технологии

РУБРИКА ГРНТИ:
53.31. Производство черных металлов и сплавов

АТРИБУТЫ:
Отрасли: Энергетическое машиностроение и оборудование Машиностроительная Металлургическая
Тепловая энергия:
Электрическая энергия:
Виды топлива:
Водные ресурсы:

РЕКВИЗИТЫ:
Вид документа: Статья
Номер: 5420170008
Автор (принявший орган): ИЯФ СО РАН, 630090 г.Новосибирск, пр-кт Ак. Лаврентьева, 11, 8(383) 329-40-00
Дата: 30.03.2017
Регион: Новосибирская область
Источник информации: http://www.sbras.info/news/sibirskie-uchenye-otrabotali-tekhnologiyu-sozdaniya-vysokoprochnykh-splavov

ПОЛНЫЙ ТЕКСТ ДОКУМЕНТА:

 Ученые Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН и кафедры материаловедения в машиностроении Новосибирского государственного технического университета разработали принципиально новую технологию сплавления титана и тантала. В результате был получен особо стойкий к коррозии материал, который почти не разрушается от контакта с агрессивными средами.

С помощью этой технологии был создан экспериментальный химический мини-реактор и проведен эксперимент. Оказалось, что срок непрерывной работы реактора из такого материала составил бы 30 лет, что в несколько раз больше, чем у аппарата из особо стойкой стали. Проект выполнялся в рамках ФЦП «Исследования и разработки».

Для того, чтобы получить сплав, используется уникальный промышленный ускоритель ЭЛВ-6, который выпускает концентрированный пучок электронов с энергией 1,4 МэВ. Проникающая способность последнего составляет, в зависимости от материала, около одного миллиметра. Пучком обрабатывают поверхность металла, куда нанесен порошок, в результате образуется особо прочный слой. В ИЯФ СО РАН отработаны элементы технологии создания промышленных листов из наплавленного на титан тантала и возможность их сварки.

«Наша технология выгодна по двум причинам. Во-первых, наплавляется только рабочая поверхность, второе преимущество — в высокой производительности процесса. Кроме того, надо отметить, что в мире не существует установок с выпуском мощных сфокусированных пучков с такой проникающей способностью», — пояснил руководитель проекта, старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН кандидат физико-математических наук Михаил Голковский.

Сплав, полученный учеными ИЯФ СО РАН и НГТУ, может быть полезен для крупнотоннажного производства азотной кислоты и в атомной отрасли. Что касается последней, то в ней существует технология переработки уже использованного ядерного топлива. Резервуар, в котором происходит эта переработка, изготавливают из специальных сортов нержавеющей стали или сплава на основе никеля, но эти материалы обладают не очень высокой коррозионной стойкостью. Важен и вопрос безопасности — со временем химический реактор, где идут процессы переработки, становится радиоактивным, и чем дольше он способен работать без ремонта, тем лучше.
«В рамках проекта мы изготовили из пластин полученного материала маленький химический реактор объемом в несколько литров, — объясняет Михаил Голковский. — Мы налили в него концентрированную азотную кислоту, довели ее до кипения, предварительно точно взвесив наш сосуд. Кислота кипела несколько суток. Результат эксперимента нас очень порадовал: контрольное взвешивание показало, что реактор практически не потерял вес. Это означает, что материал, из которого он сделан, не разрушается от воздействия агрессивной среды. Правда, несколько суток испытаний — слишком маленький срок, чтобы делать выводы, ведь срок службы настоящего прибора исчисляется десятилетиями. Однако перерасчёт скорости разрушения материала показывает, что она составляет несколько десятков микрон в год. Получается, что химический реактор из нашего материала мог бы работать, как минимум, в течение 30 лет без остановок».

Один из участников работ, старший преподаватель НГТУ Алексей Руктуев отмечает, что если заменить традиционно применяемые материалы на полученные в ходе выполнения проекта, то следует ожидать увеличения срока их службы примерно в 10 раз. «Однако в каждом отдельном случае следует проводить детальный анализ, поскольку присутствие в агрессивной среде различных примесей может оказывать значительное влияние на уровень коррозионной стойкости» — подчеркивает учёный.

Помимо всего прочего, титан, тантал и ниобий являются биоинертными материалами. Поэтому, как отмечает Алексей Руктуев, предложенную в проекте методику можно использовать для последующего создания имплантов — к тому же, модуль упругости сплавов титана с танталом и ниобием ближе к характеристикам костей, чем чистый титан или сплавы, применяемые в настоящее время.