Новый метод создания порошковых композиционных металлов разработали ученые Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ). Авторы утверждают, что их метод позволяет сократить отходы производства и улучшить качество электротехнических изделий и, как следствие, повысить экономическую эффективность производства на 30%.

Результаты исследования опубликованы в журнале Metallurgist.

Коллектив ученых ЮУрГУ представил уникальный метод и конструкцию смесителя для подготовки порошковых композиционных материалов, на основе графита, кокса и полимерной составляющей. Новый способ позволит повысить качество готового сырья для последующего процесса прессования и сократить отходы производства в сфере атомной энергетики, авиации и космической промышленности, металлургии и электротранспорте.

Специалисты предложили ряд методик для смешивания порошка, которые позволяют получить углеродную композицию – многокомпонентный материал. Изделия из этой композиции отличаются высоким качеством благодаря максимально равномерному распределению свойств по объему изготовленной из нее детали. В разных частях изделия материал обладает одинаковыми физико-механическими свойствами, то есть, например, одинаково прочный и плотный.

Смешивание, по словам ученых, является одним из самых важных этапов производства металлических порошков. Для этого процесса специалисты разработали новую композицию графитопласта и смеситель, который позволяет проводить качественное смешивание и повышает коэффициент использования материала до 98%.

«Полученные результаты являются уникальными и могут быть использованы в других технологических операциях и оборудовании, связанных с процессами изготовления деталей из порошковых композиционных материалов», – рассказала доктор технических наук, профессор кафедры «Процессы и машины обработки металлов давлением» ЮУрГУ Марина Самодурова.

Ученые рассмотрели технологию смешивания компонентов композиционных порошков подробнее, чем в прошлых исследованиях. Эксперты изучили физические и химические процессы, протекающие при смешивании: адсорбцию, адгезию и иммерсионное смачивание углеродных порошков жидким связующим.

По словам ученых ЮУрГУ, компаниям, занимающимся производством смесительного оборудования, могли бы быть интересны данные разработки, так как они повышают эффективность оборудования за счет меньшего количества отходов при смешивании, повышенного качества готовой композиции, а также упрощения конструкции смесителей.

В дальнейшем ученые планируют заниматься созданием высокоэнтропийных порошковых композиций. Это новое направление в прикладной науке, где в качестве составляющих могут быть совершенно разные материалы по своим физико-механическим свойствам, обладающие различными показателями плотности и гранулометрическим составом.

По словам экспертов, высокоэнтропийные композиции могут быть широко востребованы не только в порошковой металлургии. Высокие требования к качеству композиционных порошковых материалов предъявляют в аддитивном производстве, где детали создают с помощью технологий 3D-печати.