Учёные Тольяттинского государственного университета (ТГУ) разработали гибридную технологию создания керамических металло-оксидных «покрытий» на поверхностях изделий из магниевых сплавов с особой упрочняющей фазой. Основная область их применения – машиностроение и двигателестроение, где требуются высокая прочность, пожаробезопасность и коррозионная стойкость.

Магниевые сплавы с упрочняющей LPSO-фазой (long-period stacking-ordered, или упорядоченная длиннопериодическая фаза) были изобретены лишь в начале XXI века и пока остаются не до конца изученными. Такие сплавы обладают выдающимися механическими характеристиками и потому имеют очень большой потенциал к применению. Сегодня уже известен первый опыт использования таких сплавов для изготовления корпусных деталей двигателей внутреннего сгорания (ДВС), включая блок цилиндров малогабаритных ДВС, деталей цилиндропоршневой группы, поршней ДВС и др.

Предел прочности и пластичность таких сплавов оказался на уровне или выше конструкционной качественной стали. И это при том, что магний в 4,5 раза легче железа. То есть удельная прочность LPSO-сплавов как минимум в 4,5 раза выше, чем у стали. Это позволяет использовать магниевые LPSO-сплавы не только в изделиях, работающих в обычных условиях, например, в ноутбуках, сотовых телефонах, велосипедах, колёсных дисках автомобилей, но и в продукции, эксплуатируемой в условиях экстремальных нагрузок и агрессивной внешней среды, – поясняет ведущий научный сотрудник (НИО) «Оксидные слои, плёнки и покрытия», кандидат технических наук Антон Полунин. – Однако LPSO-фаза провоцирует коррозию, поэтому поверхность LPSO-сплавов надо защищать.

Хороший эффект по защите поверхности изделий из сплавов алюминия, магния, титана и некоторых других даёт плазменно-электролитическое оксидирование (ПЭО): на поверхности формируются керамические металло-оксидные слои или покрытия, которые позволяют поднять износостойкость и коррозионную стойкость в десятки раз. Немаловажно и то, что это экологически чистая технология.

Изучением и усовершенствованием технологии ПЭО в Тольяттинском госуниверситете занимаются сотрудники научно-исследовательского отдела (НИО) «Оксидные слои, плёнки и покрытия» под научным руководством профессора, доктора физико-математических наук Михаила Криштала при участии ведущего научного сотрудника Израильского политехнического института (Технион) физика-теоретика, PhD Александра Кацмана и поддержке Российского научного фонда.

Результаты своих исследований учёные описали в статье «Влияние внедрения наночастиц кремнезёма на защитные свойства оксидных слоев, формируемых ПЭО на сплаве Mg₉₇Y₂Zn₁ с LPSO-фазой», которую опубликовал Heliyon – ежемесячный междисциплинарный рецензируемый высокорейтинговый (Q1 по SJR, Impact Factor 2023 – 4.0, индексируется Scopus и Web of Science) научный журнал, принадлежащий одному из крупнейших мировых издательств Elsevier BV.