Исследование получило грантовую поддержку I Международного конкурса «УМНИК Россия-Беларусь». Аспирант ТПУ Павел Поваляев в рамках совместного проекта с минским Институтом тепло- и массообмена имени А.В. Лыкова разработает технологию получения борида хрома для создания композитных материалов с высокой коррозийной стойкостью, которые могут использоваться в нефтедобывающей промышленности. Она основана на методе высокотемпературного электродугового синтеза. Это принципиально новая технология, ранее не применявшаяся для синтеза борида хрома.
Борид хрома — сверхтвердый и тугоплавкий материал с широким потенциальным применением в нефтедобывающей промышленности. Он может использоваться при изготовлении резцов для бурения скважин и для напыления защитных покрытий, увеличивающих срок службы изделий, стать альтернативой применяемым сегодня нитридам и карбидам.
Аспирант Инженерной школы информационных технологий и робототехники ТПУ Павел Поваляев предложил новый эффективный способ получения борида хрома с помощью плазмы дугового разряда тока в открытом воздухе. Эта технология эффективнее существующих в плане энерго- и временных затрат, а также экономически выгодна. Реализовать ее позволяет безвакуумный электродуговой реактор для получения сверхтвердых материалов, разработанный специалистами Инженерной школы энергетики ТПУ.
«В качестве исходного сырья используется бор и хром в виде порошка. Однородная масса необходима для того, чтобы эти вещества прореагировали между собой. Технология близка к сварочной: в системе происходит короткое замыкание, и возникает плазменная дуга, это сопровождается высокими температурами. Под воздействием температур и при использовании реактивов происходит химическая реакция: порошок начинает спекаться, образуется слав.
При этом мы можем регулировать в установке такие параметры, как сила тока воздействия и время воздействия, что влияет на свойства получаемого сплава», — рассказывает молодой ученый Павел Поваляев.
Задача исследований — подобрать оптимальное соотношение бора и хрома и модернизировать технологию таким образом, чтобы синтезировать порошок с заданными свойствами.
Сейчас проходит экспериментальная часть исследований. После получения оптимальной технологии к реализации проекта присоединятся коллеги из Института тепло- и массообмена имени А.В. Лыкова НАН Беларуси. Они будут разрабатывать способы получения композитных материалов на основе борида хрома, изучать их свойства и возможности дальнейшего применения в промышленности.