eng||rus

1. Институтом общей физики Российской академии наук (ИОФАН) совместно с Научно- технологическим центром “ПЛАЗМАИОФАН” разработаны физические основы новой энергосберегающей микроплазменной технологии улучшения сцепления керамики с металлами и сплавами.
2. В основе разработанной технологии лежит принцип упрочнения изделий из металлов за счет преобразования энергии возбуждаемых на их поверхности контрагированных микроплазменных разрядов в тепло, в результате чего формируется оплавленный приповерхностный слой исходного материала изделий, происходит уменьшение концентрации дефектов в нем и существенное развитие микрорельефа поверхности металлов. Это приводит к значительному увеличению площади сцепления керамики с поверхностью металлов и сплавов.
3. Концентрация энергии квазиоднородной вдоль поверхности металлов импульсной плазмы осуществляется путем возбуждения контрагированных микроплазменных разрядов, локализующихся преимущественно на поверхностных дефектах и трещинах изделий. Быстрое охлаждение оплавленных локальных участков поверхности изделий за счет отвода тепла от их поверхности вглубь объема определяет процесс реструктуризации металлов, что, наряду с залечиванием микротрещин и выгоранием дефектов, способствует упрочнению их приповерхностного слоя, не вызывая значительного разогрева и изменения внутренней структуры объема изделий. Одновременно происходит существенное (3-5 раз) развитие микрорельефа поверхности металла.
4. Использование плазмы для упрочнения металлов решает проблему равномерной обработки металлических изделий со сложной структурой поверхности.
5. Эффективная скорость обработки поверхности изделий достигает десятков квадратных сантиметров в секунду (в пересчете на длительность импульсных разрядов) при рекордно низких затратах сетевой электроэнергии - существенно ниже 0.1 киловатт-часа на квадратный сантиметр обработанной поверхности (в частности, зубных протезов) .
6. Микроплазменная технология упрочнения металлов в оптимальных режимах позволяет:

- для изделий из стали 45 увеличить до 10 раз микротвердость поверхностного слоя толщиной до 20 мкм, снизить коэффициент трения до 10 раз, увеличить предельно допустимое давление до 18 раз, снизить интенсивность изнашивания до 4 раз;

- для изделий из титанового сплава ВТ-1 увеличить от 2 до 14 раз микротвердость поверхностного слоя толщиной 2- 7 мкм, снизить коэффициент трения до 3 раз, увеличить предельно допустимое давление до 3 раз, снизить интенсивность изнашивания до 4 раз;

- для изделий из алюминиевого сплава В-95 увеличить до 2 раз микротвердость поверхностного слоя толщиной до 16 мкм, снизить коэффициент трения до 3 раз, увеличить предельно допустимое давление до 5 раз, снизить интенсивность изнашивания до 2 раз;

7. Микроплазменная технология является экологически чистой, вредные выбросы в процессе ее применения отсутствуют. Микроплазменная технология является приоритетной, за пределами России находится на начальной стадии разработки.
8. В настоящее время в ИОФАН совместно с рядом российских организаций разрабатываются и изготавливаются экспериментальные установки для применения микроплазменной технологии в медицине, в частности в стоматологии (протезирование).

Микрофотографии фрагмента поверхности образца алюминиевого сплава В95: слева - в исходном состоянии после механической обработки, справа - после обработки по микроплазменной технологии
Микрофотографии фрагмента поверхности образца титанового сплава ВТ-1: слева - в исходном состоянии после механической обработки, справа - после обработки по микроплазменной технологии
Микрофотографии фрагмента поверхности образца стали 45: слева - в исходном состоянии после механической обработки, справа - после обработки по микроплазменной технологии