俄研发无磨损钢 专家称实际应用空间有限

2012年7月31日
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近日,来自莫斯科国立鲍曼工程学院、俄罗斯科学院布拉冈拉沃夫机械研究所和全俄航空材料研究院的多位专家研制出一种技术方法,可以将钢材锻造至仪器都无法检测其磨损的程度。借助于这种方法,机械零部件的实际寿命可以延长10倍,而磨损率则降低100倍。俄罗斯教育科学部和预算外基金已为该项目拨款达2.5亿卢布。
俄专家研制出一种技术方法,可以将钢材锻造至仪器都无法检测其磨损的程度。图片来源: GettyImages/Fotobank
俄专家研制出一种技术方法,可以将钢材锻造至仪器都无法检测其磨损的程度。图片来源: GettyImages/Fotobank

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通过技术手段在钢材表面形成一层由氮原子其他元素原子组成的特殊保护膜后,即可达到“无磨损效果”,事实上这些粒子在氨环境中已渗入钢材表面。莫斯科国立鲍曼工程学院“新材料、复合材料和纳米技术”工程研究教育中心、全俄航空材料研究院联邦国有联合企业总设计工程师瓦吉姆·斯图普尼科夫(Vadim Stupnikov)介绍称,钢材将受到这层外膜保护,而避免被磨损。经检测,样本的质量损耗处于记录仪灵敏度之内。计算结果表明,保护膜耐用度极高,可以使用在各种机械装置和配件上,如发动机喷嘴、凸轮轴、齿轮等。

氮化技术很早就开始在工业中得到应用。早在上世纪初就已经发现了这种可提高金属表面强度的技术,但令莫斯科国立鲍曼工程学院感到自豪的是,他们对此技术进行了前所未有的完善。秘密就在于特殊的离子-等离子氮化模式和特殊的热加工模式。研发人员提交专利申请的同时,发现至少有三组专家在从事该领域的科研工作,并试图获得类似技术专利权。然而,谁也没有获得可与之媲美的实验结果。

斯图普尼科夫表示:“2个月前,我们将获得的样本放入试验机器,对其表面的特殊材料进行长时间的摩擦试验。3个月之后,经检测,样本表面连1微米小的磨损都没有找到。通常,在这种测试报告中都要写明在多长时间内磨损了多少厘米,但我们的报告事实上没什么可写的。”研发人员指出,金属测试试验完全按照国家标准进行,并选取最常见的38Х2МЮА.型钢材做试验样本。

然而,目前暂时无法使用这种新材料制作“永久引擎”,因为通过检测的材料表面保护膜厚度只有20-50纳米。如果表面出现极微小的缺口也会导致氮化钢变为普通钢材。此外,氮化金属与任何其他金属相同,也会受到腐蚀,以及自然老化。研发人员表示,将这种技术引入生产则成本极为昂贵(需要更新生产设备、重新培训人员等),但仍然希望一些大型俄罗斯企业能够购买该技术。

材料学领域专家确信这种新型保护层的性能非比寻常,但却对其绝对耐磨性表示怀疑。莫斯科国立钢铁与合金学院国立理工大学新材料和纳米技术学院院长谢尔盖·卡洛什金(Sergey Kaloshikin)表示:“即使用钻石做试验,尝试划伤其表面,你也会发现会有一些原子从其表面脱落,但这不是任何仪器能够查得出来的。目前,所有的机械装置都会采用氮化技术,或者进行镀铬、硅化等处理方式。我不排除研发人员可研制出接近理想状态技术的可能性。也许他们能够将指标提高数十倍。现在,有很多人都在这一领域进行科研攻关。”

俄罗斯科学院韦列夏金高压物理学研究所也希望在这一领域有所突破,但表示,科研成果必须在独立实验室中得到确认。研究所副所长瓦吉姆•布拉日津(Vadim Brazhkin)指出:“事实上,他们可能已经获得有趣的纳米碳结构。这方面没有诺贝尔发现奖,但也不允许有伪科学存在。我认为,这是一个可以在未来讨论如何应用的有趣项目,但为此必须向几个独立实验室提供样本进行检测,以确定其性能,否则这种技术将很难出售。”

来源:《消息报》

《透视俄罗斯》

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