Группа химиков под руководством Артема Оганова (МФТИ) из России и Китая разработала новый сверхтвердый материал — борид вольфрама, который можно будет применять в буровых технологиях, машиностроении и других областях, где требуется экстремальная твердость. По своим свойствам он превосходит применяемый ныне в обозначенных выше областях победит.
Буровые головки для буровых установок уже много лет делают из победита (создан в 1929 году) — композита карбида вольфрама и кобальта, содержащего вкрапления синтетических алмазов. Более твердые материалы либо требуют высоких давлений при своем получении, либо имеют гораздо более низкую трещиностойкость, а значит менее практичны в использовании.
Группа Артема Оганова с помощью созданного им эволюционного алгоритма USPEX предсказала новый материал, который можно синтезировать при обычном давлении и, при этом, он близок по своим характеристикам с победитом. Уступая победиту по трещиностойкости на 20 процентов, борид вольфрама в то же время превосходит его по твердости сразу на 50 процентов. По методу Виккерса его твердость составляет 45 гигапаскалей.
Новый материал имеет формулу WB5 — соединение содержит по пять атомов бора на один атом вольфрама. Это ранее неизвестное вещество, которое, по расчетам, легко получить в нормальных условиях. Исследование было выполнено в рамках масштабного проекта компании «Газпром нефть», направленного на создание новых материалов для буровых технологий.
Особенно большое значение имеет тот факт, что такой пентаборид вольфрама сохраняет свои свойства вплоть до сверхвысоких температур. Согласно предсказанной фазовой диаграмме, даже при нагреве до градусов по Цельсию его твердость по Виккерсу все еще около 27 гигапаскалей — выше половины от твердости при нормальных условиях. Это значит, что из нового материала, в теории, можно изготавливать сверхбыстрорежущий инструмент.
Designed by