Cientistas da Tomsk Polytechnic University atualizaram o processo de liga, isto é, melhorar as propriedades do metal com impurezas, que não só aumenta a resistência ao desgaste dos materiais, mas também fornece novas qualidades exigidas pela fabricação de alta tecnologia, Ciência, e energia.

Os resultados do estudo foram publicados na revista Tecnologia de Superfície e Revestimentos e apresentado na conferência sobre modificação de superfície de materiais por feixes de íons (SMMIB) 2019 que ocorreu recentemente em Tomsk.

Por enquanto, relata-se que os métodos tradicionais de liga já esgotaram seu potencial tecnológico. Portanto, metais estão cada vez mais expostos a feixes de partículas carregadas, fluxos de plasma, e radiação laser para obter materiais avançados. A implantação de íons (dopagem de íons) é um daqueles métodos que podem alterar a composição elementar, Microestrutura, e a morfologia das camadas superficiais que determinam propriedades como resistência ao desgaste, resistência à corrosão, e outros.

Os cientistas da Tomsk desenvolveram um novo método de implantação de íons que expande dramaticamente as aplicações do método na indústria. De acordo com Alexander Ryabchikov, o chefe do Laboratório de Implantação de Íons Altamente Intensivos, eles foram capazes de melhorar experimentalmente a resistência ao desgaste do aço inoxidável em mais de cem vezes.

Além disso, esta tecnologia torna possível fabricar detalhes e produtos com propriedades de superfície específicas necessárias. Por exemplo, uma camada de barreira é formada por dopagem iônica de zircônio com titânio, evitando assim a penetração de oxigênio. Isso pode ser usado para aumentar a vida útil e a segurança de operação das células de combustível nuclear.

Atualmente, o uso industrial de dopagem iônica é restringido pela pequena espessura das camadas dopadas iônicas formadas. A questão a ser tratada por meio do aumento da energia cinética do fluxo de íons implica o uso de grandes aceleradores, o que não é custo-efetivo.

"Propusemos aumentar a profundidade de penetração de íons no material, aumentando a difusão induzida por radiação com feixes de íons de alta densidade que são duas a três ordens de magnitude superiores aos usados ​​na implantação de íons tradicional, "disse Alexander Ryabchikov.

Os resultados obtidos em laboratório confirmam a possibilidade de criação de uma camada superficial dopada com uma profundidade de várias centenas de micrômetros, enquanto outros métodos de dopagem iônica permitem uma profundidade de várias dezenas e centenas de nanômetros.

Os autores enfatizam que o desenvolvimento de implantação altamente intensiva de íons com baixa energia pode revolucionar a tecnologia de melhoria das propriedades dos materiais. Mais pesquisas neste campo nos permitirão reduzir o custo da aplicação da tecnologia e melhorar a qualidade dos produtos.