նախընտրելի դարձնել
TPU բարձր ինտենսիվության իոնային իմպլանտացիայի լաբորատորիայի թիմը մշակել է պողպատի մշակման նոր մեթոդ՝ օգտագործելով մետաղի և գազի իոնների իմպուլսային փունջ։ Լաբորատոր փորձարկումները ցույց են տվել, որ այս մոտեցումը կարող է փոխել նյութի կառուցվածքը և հատկությունները՝ բարելավելով դրա կատարողականությունը։ Օրինակ, գիտնականներին հաջողվել է AISI 420 պողպատի մաշվածության դիմադրությունը մեծացնել 50 անգամ, իսկ AISI 321 պողպատին՝ 3500 անգամ։
Այս աշխատանքը ֆինանսավորվել է Ռուսաստանի Դաշնության գիտության և բարձրագույն կրթության նախարարության կողմից (գրանտ համար՝ FSWW-2026-0047): Ուսումնասիրության արդյունքները հրապարակվել են The European Physical Journal — Plus-ում (Q2, IF: 2.9):
Scientific Russia-ի տվյալներով՝ ներկայումս պողպատը հիմնական կառուցվածքային նյութն է արդյունաբերական արտադրության բոլոր ոլորտներում մեքենայական մասերի և տեխնոլոգիական սարքավորումների արտադրության համար։ Պողպատի ծառայության ժամկետը երկարացնելու համար օգտագործվում են տարբեր մեթոդներ՝ մաշվածության դիմադրությունը բարձրացնելու համար։
Մեկ խոստումնալից մոտեցում է իոնային իմպլանտացիայի կիրառումը, որը թույլ է տալիս փոփոխել պողպատե մակերեսային շերտերը՝ զգալիորեն նվազեցնելով շփումը և մեծացնելով կարծրությունը, հոգնածության դիմադրությունը և կոռոզիայի դիմադրությունը: Սակայն դրա կիրառումը սահմանափակվում է փոփոխված շերտի համեմատաբար մակերեսային խորությամբ, որը կարող է անբավարար լինել մեխանիկական լարվածության նկատմամբ երկարատև դիմադրություն պահանջող կրիտիկական շահագործման պայմանների համար։
Իրենց աշխատանքում Տոմսկի պոլիտեխնիկական համալսարանի գիտնականները ցուցադրել են մի մոտեցում, որը հնարավորություն է տալիս ձևավորել իոնային համաձուլվածքներով շերտեր՝ մի քանիից մինչև տասնյակ միկրոմետր հաստությամբ։
Մեթոդը ներառում է մի քանի գործընթացների համադրություն, որոնք ազդում են նյութի միկրոկառուցվածքի և հատկությունների վրա: 50-ից մինչև 100 կէՎ էներգիաներով իմպուլսային, բարձր ինտենսիվության իոնային իմպլանտացիայի հետ մեկտեղ, օգտագործվում են նաև ճառագայթային խթանված դիֆուզիա մոտավորապես 1 Ա/սմ² իոնային հոսանքի խտության դեպքում, մակերեսի իմպուլսային տաքացում բարձր հզորության իմպուլսային փնջով՝ մի քանի տասնյակից մինչև մի քանի հարյուր կՎտ/սմ² սահմաններում, և մակերեսին մոտ շերտի գերարագ սառեցում՝ մակերեսից նյութի խորքում ջերմափոխանակման շնորհիվ։
«Գերարագ սառեցումը լուծում է մատրիցային նյութի ջերմաստիճանը իմպլանտացիայի ընթացքում այնպիսի մակարդակի իջեցնելու խնդիրը, որը կանխում է դրա հատկությունների քայքայումը: Մյուս կողմից, գերարագ սառեցումը, նույնիսկ առանց իոնային խառնուրդի, կարող է զգալիորեն ազդել նյութի միկրոկառուցվածքի և աշխատանքային հատկությունների վրա՝ գերկարծրացման էֆեկտի շնորհիվ», - բացատրում է ուսումնասիրության համահեղինակ և Բարձր էներգիայի ֆիզիկայի հետազոտական դպրոցի Բարձր ինտենսիվության իոնային իմպլանտացիայի լաբորատորիայի կրտսեր գիտաշխատող Օլգա Կորնևան։
Հետազոտությունները ցույց են տվել, որ AISI 420 պողպատի մակերեսին բարձր հզորության, իմպուլսային ենթամիլիվայրկյանային տիտանի իոնային փնջի կիրառումը 50 անգամ մեծացնում է մաշվածության դիմադրությունը: Նախորդ ուսումնասիրություններում գիտնականները ցույց են տվել, որ բարձր ինտենսիվության, բարձր հզորության, իմպուլսային ենթամիլիվայրկյանային ազոտային իոնային փնջերը AISI 321 պողպատի մաշվածության դիմադրությունը մեծացնում են 3500 անգամ։
Հետազոտության հաջորդ փուլերում գիտնականները կշարունակեն ուսումնասիրել իոնային համաձուլվածքներով շերտերի մեխանիկական հատկությունների լայն շրջանակ, ինչպիսիք են միկրոկարծրությունը, մաշվածության դիմադրությունը, կոռոզիան և հոգնածության դիմադրությունը, ներառյալ շփման գործակցի, մաշվածության մեխանիզմների և շփման ընթացքում մակերեսի վարքագծի որոշումը: Նրանք նաև կվերլուծեն մաշվածության ձևերը, վնասման հիմնական պատճառներն ու տեսակները։
«Մեր վերջնական նպատակն է մշակել տեխնոլոգիա, որը կարող է ներդրվել առկա արդյունաբերական օբյեկտներում՝ մաշվածության դիմադրությունը և արտադրանքի դիմացկունությունը բարելավելու, ինչպես նաև նոր կամ բարելավված արտադրանք ստեղծելու համար՝ մեքենայական մասեր, գործիքներ և բաղադրիչներ՝ բարելավված աշխատանքային բնութագրերով», - եզրափակում է Օլգա Կորնևան։
