Специи для металлов. В Новосибирске придумали нанодобавки, которые делают железо прочнее

14
голосов

Понравился материал?
нажми ↓

Было интересно!
Прислала
Нелли Шестопалова

Фото: Global Look Press

В Новосибирске изобрели «специи для металлов» — специальный порошок, совсем небольшого количества которого хватает, чтобы резко улучшить свойства давно известных металлов. Достаточно добавить всего 2% нового наномодификатора при выплавке, чтобы сталь, чугун или бронза стали прочнее, крепче и начали выдерживать экстремальные температуры.

В нанотехнологическом центре Новосибирска, созданном при участии корпорации РОСНАНО, запустили пилотное производство уникальных наномодификаторов — специальных порошков, которые добавляют в металл на финальной стадии, при разливке. Совсем небольшого количества инновационной добавки достаточно, чтобы резко улучшить качество стали, чугуна или цветных металлов. Повышается сразу несколько их характеристик. Во-первых, они становятся намного устойчивее к перепадам температуры. Так, изделия из стали Гадфильда после добавления наномодификаторов начали отлично выдерживать температуру ниже –35°С.

Сталь Гадфильда широко распространена, поскольку она максимально износостойкая. Из нее изготавливают элементы железнодорожных путей, коронки буровых и экскаваторов, траки гусеничной техники, щеки дробилок, то есть все элементы, на которые приходится повышенная нагрузка. Чтобы было понятнее, насколько она прочна, приведу простой пример: из стали Гадфильда изготавливают тюремные решетки. Их невозможно перепилить. Единственный ее минус — она плохо переносит низкие температуры. При сильном морозе изделия из нее становятся хрупкими и быстро выходят из строя.

После добавления в сталь Гадфильда изобретенных в Новосибирске наномодификаторов изделиям из нее не страшен даже самый крепкий мороз. Это особенно важно для техники, которая эксплуатируется в условиях Крайнего Севера, где столбик термометра может опуститься до –60°С.

Прислала
Нелли Шестопалова

Фото: imagebroker/Adrian C. Nitu/Global Look Press

Такой эффект достигается за счет того, что наномодификаторы делают более мелкими монокристаллы стали Гадфильда. Изначально кристаллы у этой стали достаточно крупные. И при низких температурах это становится недостатком, который можно устранить с помощью добавок и лигатур, которые вводятся на стадии кристаллизации стали.

На базе литейного цеха ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» в Новосибирске уже ведутся экспериментальные работы по введению наномодификаторов в сталь Гадфильда. Стенки ковшей, щеки дробилок, стрелочные переводы, изготовленные из модифицированной стали Гадфильда, доказали свою устойчивость к сибирским морозам. Кроме того, они оказались в полтора раз прочнее, чем аналоги из стали традиционного состава. Это второй эффект, которого удается добиться с помощью инновационных добавок. Не только сталь, но и чугун, цветные металлы начинают служить намного дольше.

Прислала
Нелли Шестопалова

Фото: imagebroker/Jacek Bilski/Global Look Press

За счет того же эффекта размельчения структуры металла, который дают наномодификаторы, обычный чугун с новыми добавками становится более жаропрочным, начинает выдерживать больше термосмен. Дольше служит бронза. Разработанная технология микролигирования позволяет резко улучшить качества давно известных материалов.

Третий эффект, который дает добавление наномодификаторов, — это улучшение антифрикционных свойств металлов.

Прислала
Нелли Шестопалова

Фото: Photoagency Interpress/Global Look Press

Если не вдаваться в детали, то чем меньше один металл истирается и изнашивается при взаимодействии с другими элементами конструкции, тем выше его антифрикционные свойства. Антифрикционный металл должен выдерживать продолжительное трение. Поскольку таких металлов не так много, то обычно истирание уменьшают за счет применения смазочных материалов.

Так, втулка из обычной бронзы хорошо скользит по поверхности других металлов, но быстро изнашивается. Поэтому ее нужно обильно смазывать. Чугун намного более твердый, но плохо скользит из-за пористой структуры, его тоже нужно смазывать. А использование наномодификаторов позволяет обойтись без смазки в обоих случаях, поскольку делает эти металлы устойчивыми к трению. Более того, инновационные добавки позволяют не только улучшить антифрикционные свойства бронзы и чугуна, но и создать на их основе новые материалы.

С помощью наномодификаторов и лигатур уже создан материал, сочетающий лучшие свойства бронзы и чугуна. На его поверхности образуется слой из меди и графитовых составляющих, поэтому изделия из него могут работать без трения и смазки. Одно из возможных практических применений полученного материала — изготовление соединительных втулок для машин и механизмов, работающих в условиях большой нагрузки. Например, для карьерных экскаваторов.

Видео

Новый антифрикционный сплав бронзочугун

Видео: Rosnano/YouTube

Чтобы волшебным образом улучшить уже существующие металлы или создать новые, достаточно совсем небольшого количества наномодификаторов, около 2% от общего объема выплавляемого металла. Еще одно преимущество новой технологии в том, что поскольку небольшое количество металлов вводится в финале, на стадии разливки, то ее можно использовать на любом производстве, не меняя основной технологии выплавки. Рыночная стоимость модификаторов — от 300 рублей за килограмм. Запустить полномасштабное их производство планируется в 2015 году.

Прислала
Лена Зимина

Вот, Новосибирские металлурги очень изобретательны. Если это нововведение поможет значительно улучшить качества построек, конструкций и их прочность, то за такое открытие можно смело дать какую-то международную премию!

Автор

Полина Виноградова

Над статьей работали

Нелли Шестопалова, Лена Зимина, Татьяна Леонова

4 комментария к материалу. Показать отмеченные редакциейвсе

Отмечено
редакцией

Лена Зимина 19 марта 2014, 18:31, Изменено: 19 марта 2014, 20:34

Вот, Новосибирские металлурги очень изобретательны. Если это нововведение поможет значительно улучшить качества построек, конструкций и их прочность, то за такое открытие можно смело дать какую-то международную премию!

Оля Волкова 19 марта 2014, 18:50

Вот видите! А все говорят, что у нас ученые ни на что не способны. Если открытия такого уровня будут приносить прибыль, будут разработки покупаться зарубежными производителями и помогут оптимизировать процессы производства, то страна может неплохо на этом заработать!

Сергей Ягунов 19 марта 2014, 18:52

Кстати, а это все будет применяться в военной промышленности или нет?

Кирилл Петров 20 марта 2014, 23:50

Господи, какой же это бред... У нас ржали в голос кафедры литья, металловедения и материаловедения. Нанотехнология. Мужики, я вас понимаю, вам нужно это продать и деньги с роснаны стрясти, но вы хоть не позорьтесь. Ну, подобрали лигатуру, что у вас трение снижает, какие это нафиг нанотехнологии? Самосмызывающиеся материалы и принцыпы их получения в учебниках описаны. Если у вас и правда супер работа дайте хоть ссылку на публикацию, а не на этот видеобред.

Добавить комментарий

Новое на сайте