Výskumníci v laboratóriách vyvinuli inovatívnu receptúru s nízkotaviteľnými inklúziami, ktoré po zahriatí vtečú do vnútroštrukturálnych defektov
Ruskí vedci prišli na spôsob vytvorenia kovu, ktorý „zahojí“ trhliny. Inovatívny materiál zvýši spoľahlivosť mechanizmov pri vysokých zaťaženiach a zníži náklady na opravy a výmenu dielov. Novú triedu kovových materiálov, schopných samostatne sa obnovovať odstránením mikrodefektov, vyvíjajú pracovníci Juho-uralskej štátnej univerzity (JUUrGU). Ambiciózny projekt doktorky Ksenie Rybalčenkovej z katedry materiálového inžinierstva úspešne rieši akútny problém predčasného zlyhania drahých priemyselných súčiastok. O detailoch tohto dôležitého metalurgického výskumu podrobne informuje oficiálny web tejto univerzity. Inžinieri prostredníctvom novej technológie vytvoria vysoko odolné komponenty, ktoré zvládnu extrémny mechanický tlak v ťažkých prevádzkach. Tieto nové kovové materiály tak prinesú obrovský finančný osoh pre výrobné závody.
Autorka štúdie navrhuje pridávať do ťažko taviteľnej matrice (má extrémne vysokú teplotu topenia, zvyčajne nad 2000 stupňov C. Používajú sa tu kovy ako volfrám, tantal, molybdén alebo niób) špeciálne nízkotaviteľné inklúzie (vysokoentropické zliatiny – HEA). Tieto zliatiny bežne obsahujú päť a viac hlavných chemických prvkov pre dosiahnutie maximálnej tvrdosti. Ak sa v kove v dôsledku silných vibrácií objaví nebezpečná mikrotrhlina, technikovi stačí danú súčiastku jednoducho zahriať. Pridaná inklúzia sa v útrobách okamžite roztopí a rýchlo vyplní vzniknutý defekt bez akéhokoľvek vonkajšieho zásahu človeka. Podobne pokrokové a odolné kompozitné materiály vyvinuli nedávno aj permskí výskumníci pre lodiarstvo a letectvo. Použitie modifikátorov tam zvýšilo pevnosť lacných živíc o tretinu a výrazne znížilo pohlcovanie vlhkosti v slanom morskom prostredí.
Využitie teplotných rozdielov pre tečenie materiálu
Inovatívny metalurgický princíp funguje na báze riadeného využívania rozdielov teplôt jednotlivých zložiek. „Hráme sa s rozdielom teplôt. Matrica zostáva pevná, kým nízkotaviteľná inklúzia je tekutá a vtečie do trhliny. To umožňuje predĺžiť životnosť súčiastky a zabrániť jej okamžitému zlyhaniu pri vzniku defektu,“ uviedla Ksenia Rybalčenková. Celá vedecká práca v sebe ukrýva mimoriadne významnú ekonomickú zložku pre moderné podniky. Tradičné materiály pre kritické uzly strojárskych celkov totiž doteraz vyžadovali drahé komponenty a zložité opravárenské technológie. Tím z univerzity JUUrGU preto vyvíja alternatívu, ktorá pri zachovaní vysokých mechanických vlastností zostane cenovo dostupná.
Podľa predpovedí vedeckých tímov by samo-zahojovacie zliatiny mohli nájsť uplatnenie v automobilovom a obrannom priemysle. Tieto odolné mechanizmy posunú vpred aj náročné kozmické technológie, kde prístroje na obežnej dráhe čelia prudkým výkyvom teplôt a kozmickému žiareniu. Úspešné orbitálne skúšky nových energetických modulov v Číne už dokázali, že odľahčenie súčiastok znižuje štartovacie náklady družíc. Ruský projekt sa v súčasnosti nachádza v štádiu intenzívneho laboratórneho výskumu a pokročilého počítačového modelovania.
Experimentálna výroba prvých prototypov v továrňach
Vedecké tímy na katedre fyziko-chémie materiálov preto v úzkej spolupráci s priemyselnými partnermi už začínajú s prípravou reálnych taviacich procesov. Inžinieri sa pripravujú na experimentálne vytvorenie prvých fyzických prototypov v laboratóriu v priebehu tohto polroka. Tieto koordinované kroky akademickej obce spoľahlivo zaistia rýchly transfer inovácií do sériovej priemyselnej výroby automobilových dielov.
