Inventan cómo mejorar las propiedades del acero 100 veces

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Científicos de la Universidad Politécnica de Tomsk han actualizado el proceso de aleación, es decir, mejorando las propiedades del metal con impurezas, lo que no solo mejora la resistencia al desgaste de los materiales, sino que también proporciona nuevas cualidades requeridas por la fabricación de alta tecnología, la ciencia y la energía.

Los resultados del estudio se publicaron en la revista Surface and Coatings Technology y se presentaron en la conferencia sobre modificación de superficies de materiales por Ion Beams (SMMIB) 2019 que tuvo lugar recientemente en Tomsk.

Por ahora, se informa que los métodos de aleación tradicionales han agotado su potencial tecnológico.

Por lo tanto, los metales están cada vez más expuestos a haces de partículas cargadas, flujos de plasma y radiación láser para obtener materiales avanzados.

La implantación de iones (dopaje iónico) es uno de esos métodos que permite cambiar la composición elemental, la microestructura y la morfología de las capas superficiales que determinan propiedades tales como la resistencia al desgaste, la resistencia a la corrosión y otras.

Los científicos de Tomsk desarrollaron un nuevo método de implantación de iones que expande dramáticamente las aplicaciones del método en la industria.

Según Alexander Ryabchikov, jefe del Laboratorio de Implantación de Iones de Alta Intensidad, han podido mejorar experimentalmente la resistencia al desgaste del acero inoxidable en más de cien veces.

Además, esta tecnología permite fabricar detalles y productos con las propiedades de superficie específicas necesarias.

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Por ejemplo, se forma una capa de barrera por dopaje iónico de circonio con titanio, evitando así la penetración de oxígeno.

Esto se puede utilizar para aumentar la vida útil y la seguridad del funcionamiento de las celdas de combustible nuclear.

Actualmente, el uso industrial del dopaje iónico está limitado por el pequeño grosor de las capas formadas dopadas con iones.

El problema que debe abordarse a través del aumento de la energía cinética del flujo de iones implica el uso de grandes aceleradores, lo que no es rentable.

“Propusimos aumentar la profundidad de penetración de iones en el material mejorando la difusión inducida por la radiación con haces de iones de alta densidad que son dos o tres órdenes de magnitud superiores a los utilizados en la implantación de iones tradicional”, dijo Alexander Ryabchikov.

Los resultados obtenidos en el laboratorio confirman la posibilidad de crear una capa superficial dopada con una profundidad de varios cientos de micrómetros, mientras que otros métodos de dopaje iónico permiten una profundidad de varias decenas y cientos de nanómetros.

Los autores enfatizan que el desarrollo de implantación altamente intensiva de iones con baja energía podría revolucionar la tecnología para mejorar las propiedades del material.

La investigación adicional en este campo permitirá reducir el costo de la aplicación de tecnología y mejorar la calidad de los productos.

Fuente: Noticias de la Ciencia