Жаңа дәуірдің қорытпалары бүгінгі күнде

Өндірістің жаңа салаларының дамуы мен қолданыстағы салалардағы ауыр жұмыс жағдайлары бөлшектердің сенімділігі мен ұзақ қызмет жасауын қамтамасыз ету үшін олардың беріктігін арттыруды талап етеді. Бұл қажеттілік механикалық қасиеттерді (беріктік, қаттылық, тозуға төзімділік және т.б.) немесе арнайы пайдалану сипаттамаларын (коррозияға төзімділік, ыстыққа төзімділік және т.б.) жақсарту арқылы орындалады. Мұндай қасиеттерге жету үшін жаңа материалдарды қолдану арқылы бөлшектердің жұмыс істейтін мерзімін ұлғайтуға болады.

Экономиканың түрлі саласында қолданылатын негізгі материалдардың бірі – металл қорытпалары. Қорытпаның қасиеттері оның құрамына және құрылымына тікелей байланысты. Сондықтан бұл қасиеттерді арнайы химиялық элементтерді (легірлеуші элементтер) қосу немесе сұйық балқыманың өңдеу әдістерін (тазарту, ультрадыбыстық әсер, механикалық тербелістер және т.б.) қолдану арқылы, сондай-ақ қатты дайындамаға термиялық өңдеу жүргізу нәтижесінде өзгертуге болады.

Дегенмен, болаттың қасиеттерін легірлеу арқылы жақсарту мүмкіндіктері іс жүзінде шектеу шегіне жеткенін мойындау қажет.

Жоғары энтропиялы қорытпаларды (ЖЭҚ) дамыту металтану ғылымының болашақтағы перспективалы бағыттарының бірі екені анық. ЖЭҚ дәстүрлі болаттар мен басқа да оған ұқсас қорытпалармен салыстырғанда жоғары өнімділік қасиеттерге ие. Жоғары энтропиялы қорытпалардың классикалық қорытпалардан негізгі ерекшелігі оның құрылу әдісінің өзгешелігінде. Аталған қорытпаларда базалық элемент болмайды, мәселен, болатта темір басты элемент рөлін атқарады. ЖЭҚ құрамындағы барлық компонент қорытпаның құрылымы мен қасиеттерінің қалыптасуында тең дәрежеде әсерін тигізеді. Осы аталған ерекшелікті келесі схема айқын көрсетеді

Бүгінгі күнде бұл қорытпалар әзірше практикалық және өнеркәсіптік қолданысқа енген жоқ, себебі оларды өндіру өте күрделі әрі қымбат үрдіс.

«Әбілқас Сағынов атындағы Қарағанды техникалық университеті» КеАҚ «Нанотехнология және металлургия» кафедрасында «Қазақстандық мазмұндағы шикізатты және оның негізінде орта және ауыр машина жасау үшін дәлме-дәл бөлшектерді өндіру технологиясын пайдалана отырып, квази-жоғары энтропиялық қорытпаның құрамын әзірлеу» тақырыбында гранттық бағдарлама орындалуда (ғылыми жетекшісі – профессор Исагулов А.З.). Қаржыландыру көлемі шамамен 400 млн. теңгені құрайды.

Іске асырылып жатқан бағдарлама аясында құрамы мен қасиеттері ЖЭҚ-қа ұқсас, бірақ өндіру үрдісі жеңіл және коммерциялық тұрғыдан тиімді квази-жоғары энтропиялы қорытпаны (КЖЭҚ) жасау көзделген. Бұл қорытпаларда шихта материалы ретінде қолданылатын қымбат таза металдардың орнына ферроқорытпалар пайдаланылады. Ферроқорытпалар, таза металдардан ерекшелігі, балқу температурасы төмен, бұл өз кезегінде балқытудың қарапайым технологияларын қолдануға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, ферроқорытпалардың бағасы таза металдарға қарағанда 1,5-2 есе арзан.

Бағдарламадан күтілетін нәтижелер: КЖЭҚ құрамын және оның негізіндегі дәлме-дәл бөлшектерді өндіру технологиясын әзірлеу. Жаңа қорытпаны бөлшектер өндірісінде пайдалану ыстыққа төзімділік, тозуға төзімділік және т.б. сияқты арнайы қасиеттерді жақсарту арқылы олардың қызмет ету мерзімін қолданыстағы қорытпалармен салыстырғанда 1,5-2 есе арттыруға мүмкіндік береді.

Орындалатын бағдарламаның бірегей сипаттамасы – түпкілікті өнімнің қазақстандық құрамының жоғары үлесі және әзірленген технологияларды негізгі құралдарды дамытудың қазіргі деңгейіне бейімдеу. Бұл біріншіден, технологияларды іске асыру кезінде қазақстандық шикізатты пайдалануға мүмкіндік береді; екіншіден, жабдықтарды сатып алу шығындарын азайтуға мүмкіндік береді, себебі қолда бар негізгі құралдар барынша тиімді пайдаланылады. Сонымен қатар, қазақстандық нарықта ұсынылатын тауардың тікелей аналогтары жоқ екенін атап өткен жөн.

Алынған нәтижелердің объективтілігін растау үшін Жан Ламур металлургия институтының (Лотарингия университеті, Нанси, Франция), Гедиминас Вильнюс техникалық университетінің (Вильнюс, Литва) және Ұлы Петр атындағы Санкт-Петербург мемлекеттік политехникалық университетінің (Санкт-Петербург, Ресей) ғылыми-зерттеу институтының зертханаларында тәуелсіз сынақтар жүргізіледі.

Жобаға әр түрлі деңгейдегі 20-дан астам орындаушы қатысты: ғылым докторлары мен кандидаттары, философия докторлары, магистрлер, докторанттар және мамандандырылған инженерлер – құюшылар, металлтанушылар, экономистер, математиктер, құю үрдістерінің физиктері мен химиктері, термодинамика мамандары және басқалары.

Мұндай халықаралық және пәнаралық ынтымақтастық Бағдарламаның барлық міндетін қысқа мерзімде сапалы шешуге мүмкіндік береді.

Зерттеу Қазақстан Республикасы Ғылым және жоғары білім министрлігі Ғылым комитетінің қаржыландыруымен орындалды (грант №BR BR21882240).

А.З.ИСАҒҰЛОВ,

СВ.С.КВОН,

В.Ю.КУЛИКОВ