Об этом сообщила пресс-служба Газпром нефти.
Любопытно, что новые бориды вольфрама, некоторые из которых могли быть перспективными твердыми материалами, стабильными в широком диапазоне условий, согласно вычисленной фазовой диаграмме состав-температура. ученые предсказали еще в 2018 г. То есть материал относительно новый.
Говоря простым языком ученых - материаловедов А. Оганова и его подопечного кристаллографа А. Квашнина, новое богатое бором соединение WB5 могло бы обладать сверхтвердостью, твердостью по Виккерсу 45 ГПа, обладать высокой вязкостью разрушения ~ 4 МПа · м0,5 и быть термодинамически стабильным в широком диапазоне температур при давлении окружающей среды. Температурные зависимости механических свойств наиболее богатых бором фаз WB3 и WB5 изучались с использованием квазигармонического и ангармонического приближений. Результаты показывают, что WB5 остается высокоэффективным материалом даже при очень высоких температурах.
То есть А. Оганов, ученый с мировым именем, феноменально вернувшийся в РФ, сначала соединение предсказал, а потом синтезировал.
Алгоритм USPEX А. Оганова помог предсказать химический состав и кристаллическую структуру, китайцы создали метод расчета твердости, и под руководством А. Оганова - метод расчета трещиностойкости.
WB5 сравнивают с карбидом вольфрама, который наши дедушки знали как Победит, потому что этот материал был синтезирован в годы Великой Отечественной войны и помог подбить немало немецких танков.
Но победить Победит на 100% пока не удалось. WB5 на % хуже по трещиностойкости, хотя и в 1,5 раза тверже.
Как сообщается, над проектом вместе с Газпром нефтью трудились специалисты Сколтеха и Института физики высоких давлений им. Л. Ф. Верещагина Российской академии наук.
На 1м этапе проекта коллектив ученых Сколтеха под руководством профессора А. Оганова с помощью собственного цифрового алгоритма USPEX спрогнозировал новые сверхтвердые материалы с желаемыми свойствами.
Далее предсказанные структуры удалось синтезировать и исследовать в Институте физики высоких давлений РАН.
Соединение получило название пентаборид вольфрама.
Теперь успешно завершена еще 1 фаза проекта – из новых материалов изготовлены и успешно испытаны пластины – прототипы будущих резцов буровых долот.
Буровое долото - основной элемент бурового инструмента для механического разрушения горной породы в процессе бурения скважины.
Все тестовые испытания проводились на граните.
Так, было подтверждено, что образцы из новых материалов на 30% тверже, чем победит и его аналоги.
Кроме того, была подтверждена и устойчивость к высоким температурам у пентаборида вольфрама – он выдерживает температуры до 2200°C.
Сегодня НТЦ Газпром нефти продолжает исследовать способы производства новых материалов и изделий на их основе на промышленном оборудовании.
По словам гендиректора Научно-Технического Центра Газпром нефти М. Хасанова, успешное развитие проекта по созданию буровых долот с использованием новых материалов – показатель качества взаимодействия с научными и академическими партнерами.
В совместных разработках решаются задачи, актуальные для всей нефтегазовой отрасли и для многих других сфер промышленности.
Автор: Н. Жабин, О. Бахтина
