Сотрудники Национального исследовательского университета «МЭИ» совместно с коллегами из Федерального исследовательского центра Красноярский научный центр СО РАН (ФИЦ КНЦ СО РАН) и Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета разработали технологию повышения твердости и износостойкости стали.

В основе инновационной технологии лежит лазерная обработка и создание упрочненных наноуглеродными материалами поверхностных слоев.

С помощью нового метода твердость модифицированного материала повышается более чем в пять раз по сравнению с наиболее распространенной технической сталью.

Поверхностное армирование стали позволяет повысить прочность и эксплуатационные свойства деталей машин и инструментов, работающих в условиях износа и контактных нагрузок.

В настоящее время для улучшения физических или химических свойств материала применяют технологию легирования – добавки в сталь примесей. Этот метод можно существенно улучшить, нанося на поверхность фуллерен, графен или наноуглеродные трубки, а также лазер для обработки.

По словам доктора технических наук, заведующего лабораторией аналитических методов исследования вещества Института физики им. Л.В. Киренского ФИЦ КНЦ СО РАН Григория Чурилова, преимуществом лазерного метода является возможность бесконтактной, быстрой и строго дозированной передачи энергии на обработанную поверхность металла.

Российским ученым удалось подобрать мощности, при которых поверхность металла не плавится, а, наоборот, укрепляется.

Как правило, в ходе экспериментов, твердость материала была максимальна в центре зоны воздействия пучка лазера и уменьшалась к краям.

После обработки лазером твердость железа, покрытого наноструктурированным углеродом, увеличилась более чем в пять раз по сравнению с наиболее распространенной технической сталью.

Для обработки поверхности с наноуглеродным покрытием применялось не только лазерное излучение, но также пучок быстрых электронов.

«Твердость и износостойкость сталей, особенно содержащих соединения углерода, азота или бора, значительно улучшаются после лазерной обработки», - объяснил доктор физико-математических наук, научный сотрудник Национального исследовательского университета «Московский энергетический институт» Александр Елецкий, отметив, что лазерное нагревание не вызывает деформацию металла.