Ученые Новосибирского государственного технического университета (НГТУ) создали специальную экспериментальную установку для изучения процессов трения металлов с помощью синхротронного излучения. Установка дает возможность исследовать металлы и их сплавы на основе железа, меди, алюминия, титана. О разработке сообщает пресс-служба вуза.

«Человечество многие сотни лет борется с изнашиванием поверхностных слоев изделий машиностроения, возникающих в результате трения. Однако мы до сих пор мало знаем, что происходит с металлом на уровне атомных построений непосредственно в момент деформации трением. Мы знаем результат трения, но плохо понимаем, что происходит с материалом в режиме реального времени. В структуре металла происходят изменения, которые проявляются и исчезают в течение долей секунды. Но микродифрактометрия с использованием синхротронного излучения позволяет оценить изменения микроструктуры в поверхностном слое материала, происходящие во время трения, в течение тысячных долей секунды», — объяснил смысл проводимых исследований заведующий кафедрой материаловедения в машиностроении Владимир Буров.

Устройство позволяет поместить подвергаемую трению поверхность экспериментального образца в зону рентгеновского луча диаметром 1 мкм. В отличие от рентгеновского излучения, которое традиционно применяют для изучения изменений металлов в процессе трения, синхротронное излучение, отличающееся высокой интенсивностью, дает возможность изучить процесс на уровне атомных построений, то есть с максимальной детальностью.

Опытный образец установки уже был опробован командой молодых ученых НГТУ в Европейском центре синхротронного излучения (ESRF) в Гренобле летом 2018 года, сейчас идет расшифровка полученных результатов. В Европейском центре синхротронного излучения были записаны терабайты информации об изменении структуры различных металлических материалов. Результаты этих исследований дают знания, имеющие большое значение для практики: о процессах, протекающих непосредственно в зоне деформации. При этом выполняется задача подготовки специалистов для Сибирского кольцевого источника фотонов (СКИФ) — перспективного российского источника синхротронного излучения, который должен появиться в Новосибирске в рамках проекта «Академгородок 2.0».

В НГТУ также создана и испытана аналогичная установка для исследования эволюции структуры металлов с помощью действующего синхротрона ВЭПП-4 в Институте ядерной физики СО РАН. Предполагается, что применение аналогичной установки на проектируемом оборудовании СКИФ позволит проводить исследования на принципиально новом уровне точности. Инициатором работ по изучению трения металлов с помощью синхротронного излучения является выпускник НГТУ академик РАН Геннадий Кулипанов.

«Изучив процесс эволюции структуры металла на уровне кристаллической решетки, мы сможем изменять металлы целенаправленно, а не наугад, как это часто происходит сейчас. Возможно, в результате у нас получится значительно увеличить износостойкость материалов, а значит, значительно продлить срок службы различных машин и механизмов, ведь процесс трения присутствует практически во всех современных механизмах», — говорит ректор НГТУ, профессор кафедры материаловедения в машиностроении Анатолий Батаев.