Победили победит

14.06.2018

Исследователи Сколтеха предсказали возможность создания нового материала — борида вольфрама, который по своим свойствам превосходит применяемый ныне твердый сплав победит. Результаты исследования опубликованы в журнале The Journal of Physical Chemistry Letters.

Высокотвердые вещества имеют множество важных областей применения: бурение скважин, машиностроение, металлообработка, военная промышленность, хирургия и многое другое. Самый твердый из известных материалов — алмаз, но для некоторых задач использовать его слишком расточительно. Буровые головки для буровых установок уже много лет делают из победита (представляет собой композит карбида вольфрама с кобальтом), содержащего вкрапления синтетических алмазов. Созданный в 1930-е годы, свое название победит получил во время Великой Отечественной войны, когда из него изготавливали наконечники противотанковых снарядов. За последние 80 лет так и не появилось материала, который может составить ему конкуренцию. Более твердые вещества либо требуют высоких давлений синтеза, либо имеют гораздо более низкую устойчивость к растрескиванию.

Ученые из Сколтеха под руководством профессора Артема Оганова с помощью созданного им эволюционного алгоритма USPEX предсказали новый материал, который можно синтезировать при нормальном давлении и который может успешно конкурировать с победитом по двум самым важным параметрам — твердости и трещиностойкости. Уступая победиту по второму пункту на 20%, новый материал превосходит его по твердости на 50%. Новым материалом оказался WB5, ранее неизвестное вещество. Его можно легко получить в нормальных условиях. Исследование выполнено в рамках масштабного проекта компании «Газпром нефть», направленного на создание новых материалов для буровых технологий. Об этом сообщает издание Naked Science.

«Прежде чем обнаружить этот материал, мы изучили на компьютере множество систем, предсказывая стабильные химические соединения и рассчитывая их свойства. Это были интересные вещества, но с победитом они соревноваться не могли. В какой-то момент я даже подумал, что нам не удастся победить победит и не зря этот материал удерживал свою нишу почти столетие. И вдруг забрезжил свет на горизонте, и мы нашли уникальное соединение — WB5», — рассказывает Артем Оганов.

«Система вольфрам-бор была предметом огромного числа экспериментальных и теоретических исследований, и странно, что это соединение не было обнаружено до сих пор», — говорит первый автор исследования Александр Квашнин.