En el Lejano Oriente se ha creado un material que puede reducir drásticamente el desgaste de la maquinaria. Se trata de una nueva variante de carburo de tungsteno, una de las sustancias más duras utilizadas en la industria. Según los desarrolladores, resultó ser entre 1,2 y 26 veces más resistente que las aleaciones habituales. Esto significa que los taladros, las máquinas herramienta y otros mecanismos podrán funcionar mucho más tiempo sin necesidad de sustituir piezas.
¿Por qué los materiales comunes se desgastan rápidamente?
Durante más de cien años, los instrumentos duraderos se han basado en aleaciones duras a base de carburo de tungsteno, unidas por un aglutinante metálico: el cobalto.
Es el cobalto el que hace que el material sea más "viscoso", pero tiene un punto débil: es más blando que las partículas abrasivas como la arena o las rocas. En el proceso de trabajo, este aglutinante se destruye y se lava gradualmente. Como resultado, los granos de carburo pierden su soporte, empiezan a desmoronarse y la pieza se desgasta rápidamente.
¿Qué han cambiado exactamente los científicos?
Investigadores de la Universidad Federal del Lejano Oriente y del Centro Federal de Investigación de Jabárovsk de la Rama del Lejano Oriente de la Academia de Ciencias de Rusia propusieron abandonar el cobalto por completo.
En cambio, crearon una estructura monolítica de carburo de tungsteno puro. Los científicos utilizaron un método de sinterización por plasma de chispa, que permite "ensamblar" el material a partir de nanopartículas.
El tamaño de estas partículas es 1000 veces menor que el grosor de un cabello humano. Se prensaron en un solo producto con una densidad del 99,94% a una temperatura de unos 2000 °C.
Como señaló Maxim Dvornik, jefe del laboratorio de pulvimetalurgia del Centro Federal de Investigación de Jabárovsk de la Rama del Lejano Oriente de la Academia de Ciencias de Rusia, el material resultante no solo resultó ser más duro, sino también más barato que los análogos existentes.
Qué tan resistente es: probado en la práctica
Para confirmar el resultado, los científicos realizaron una serie de pruebas. Compararon tres aleaciones industriales con diferentes contenidos de cobalto y tres muestras experimentales del nuevo material.
Todas las muestras se sometieron a desgaste microabrasivo, es decir, se "pulieron" con pastas con partículas de diferentes tamaños y durezas.
Como resultado, la tasa de desgaste de las nuevas muestras fue significativamente menor que la de todos los análogos industriales. Incluso la aleación existente más dura se desgastó 1,2 veces más rápido que el material nuevo más "blando". Y en comparación con la aleación más común, el nuevo desarrollo resultó ser 26 veces más duradero.
¿Dónde podría ser útil el descubrimiento de los científicos del Lejano Oriente?
El nuevo material es adecuado para trabajar en las condiciones más duras. En primer lugar, se trata de equipos de perforación para la industria del petróleo, el gas y la minería.
También se puede utilizar en hileras para estirar alambre fino, en cojinetes de precisión que funcionan sin lubricación y en piezas de bombas que bombean líquidos con arena, cemento y otras partículas abrasivas.
La eliminación del cobalto resuelve no solo un problema técnico, sino también económico. Este metal es caro y escaso, y sus principales yacimientos se encuentran en regiones políticamente inestables del mundo. La nueva tecnología permite reducir la dependencia de su suministro.
Los científicos planean continuar los experimentos para seleccionar la combinación óptima de tamaño de grano y densidad y, por lo tanto, aumentar aún más la resistencia del material. El objetivo principal es llevar el desarrollo a la aplicación industrial.