11 фев, 2020

Плазменно-электролитическое (микродуговое) оксидирование применяют для создания керамической поверхности на алюминиевых, магниевых и титановых сплавах. Назначение самое разное – от повышения износостойкости и создания тепловых защитных барьеров до защиты от коррозии. Создают слои керамики с помощью электрических разрядов на поверхности изделия, погружённого в электролит. Технология известна достаточно давно, однако физика этого процесса по-прежнему изучена сравнительно слабо. Именно это препятствует широкому внедрению технологии.

Изучением этого процесса в Тольяттинском государственном университете (ТГУ) занимаются сотрудники научно-исследовательского отдела «Оксидные слои, плёнки и покрытия» под научным руководством профессора, доктора физико-математических наук Михаила Криштала.

В последнее время особое внимание исследователи сосредоточили на изучении влияния добавок нанопорошков в электролит на формирование оксидных слоев.

После добавления нанопорошка обычное плазменно-электролитическое оксидирование превращается в гибридную технологию - одновременно с оксидированием в плазменных микроразрядах основного металла происходит перенос наночастиц к обрабатываемой поверхности. На каком-то этапе на поверхности металла начинается кипение, а наночастицы, попадая в пузырьки газа, разгоняются электрическим полем до сверхзвуковых скоростей и разбиваются о поверхность металла как метеориты о поверхность Земли. Самое интересное, что эффекты при этом возникают похожие. В метеоритах от удара формируются минералы, получаемые в обычных условиях только при сверхвысоких давлениях. Такие же экзотические минералы учёные из ТГУ впервые обнаружили в оксидных слоях. Просто наночастицы при ударе о поверхность обрабатываемого металла тоже разогреваются и испытывают давления такие же, как и метеориты от удара о поверхность Земли. Как описать этот гибридный процесс на языке математики и научиться прогнозировать свойства получаемых слоев, подбирать нужные наночастицы? Сегодня над этой задачей работает уже интернациональный коллектив – к тольяттинским учёным присоединился ведущий научный сотрудник университета Технион (Хайфа, Израиль) Александр Кацман.

К слову сказать, влияние нанопорошков на формирование оксидных слоев – тема кандидатской диссертации старшего научного сотрудника отдела Антона Полунина (научный руководитель - профессор Криштал). И теперь уже кандидат технических наук Полунин продолжает работу над докторской, развивая эту тему с сотрудниками отдела.

 

Опорные университеты