Химики из России придумали новый уникальный сверхтвердый материал

Российские и китайские ученые разработали "рецепт" нового сверхтвердого материала, который прочнее и удобнее в использовании, чем победит, главный сплав современной обрабатывающей металлургии, говорится в статье, опубликованной в Journal of Physical Chemistry Letters.

"Прежде чем мы обнаружили этот материал, мы изучили на компьютере множество других соединений. Это были интересные вещества, но с победитом они соревноваться не могли. Я даже подумал, что мы не сможем победить победит - не зря этот материал удерживал свою нишу почти столетие. И вдруг забрезжил свет на горизонте, и мы нашли уникальное соединение - WB5", - рассказывает Артем Оганов, известный российский химик из МФТИ и Сколковского института науки и технологий.

Победит, соединение вольфрама, углерода и кобальта, был открыт советскими металлургами в 1929 году, и с тех пор он стал основой для всех режущих инструментов и прочих деталей, где необходима сверхвысокая прочность и износостойкость.

У этого сплава, несмотря на все его плюсы и возможности, которые он предоставляет инженерам и рабочим, есть один большой недостаток - он достаточно дорог и хрупок, из-за чего инструменты обычно не изготавливаются из победита целиком, а покрываются вставками из этого материала или напылением из его наночастиц.

Несмотря на это, победит по-прежнему применяется в отечественной и зарубежной промышленности, так как его конкуренты обладают еще большим числом недостатков. Химики, как отмечает Оганов, уже почти столетие ищут замену победиту и не могут ее найти.

Оганов и его коллеги решили эту проблему, используя алгоритм USPEX, созданный российским химиком для просчета того, как ведут себя различные кристаллы и другие структуры из множества атомов при экстремальных давлениях, температурах и в прочих условиях.

Экспериментируя в этой виртуальной "лаборатории", работавшей на суперкомпьютере "Рюрик" в стенах МФТИ, российские и китайские химики обнаружили, что еще одно соединение вольфрама, пентаборид вольфрама (WB5), может на равных бороться с победитом, и при этом быть достаточно дешевым для изготовления.

Как отмечают Оганов и его коллеги, WB5 несколько уступает победиту в трещинностойкости, но при этом превосходит его в твердости примерно в 1,5 раза. В отличие от других сверхтвердых материалов, пентаборид вольфрама можно "выпекать" при нормальных температурах и давлениях, и он сохраняет свои свойства даже при высоких температурах.

По словам химиков их разработкой уже заинтересовались российские нефтяные компании, чьи буровые установки постоянно нуждаются в качественных покрытиях для сверл и других частей, соприкасающихся с твердыми горными породами.

Металлургия