Диаманти в двигателни сплави. Как ги тестват в новата Лаборатория по металография на Техническия университет в Пловдив

Да, учени и преподаватели от Техническия университет – филиал Пловдив наистина влагат диаманти в метални сплави, от които да се правят свръхиздръжливи двигатели на автомобили.

Само че скъпоценните камъни са с наноразмери. Това значи, че са един милиард пъти по-малки от милиметъра. Което не пречи двигателната надевтектична алуминий-силициева сплав да придобие търсените специални “диамантени” качества. В обновената лаборатория по металография на пловдивския технически ВУЗ изследват алуминиева сплав, в която диамантите са с размери от 4 до 20 нанометра. „За да бъдат усвоени от сплавта, докато тя още е в течно състояние е необходимо нанодиамантите да бъдат покрити с мед или никел. Така те не изплуват на повърхността на металната стопилка, усвояват се от нея и имат ролята на кристализационни центрове върху които контролирано нарастват кристалчета силиций. Чрез използване на тази технология сплавта притежава повишени якостни и подобрени експлоатационни свойства. Високосилициевите алуминиеви сплави се използват в автомобилостроенето за изработване на бутала в двигателите с вътрешно горене. Разработването на нови сплави прави възможно създаването на по-икономични, по-екологични, по-мощни и с по-голям ресурс двигатели с вътрешно горене“ – обяснява доц. д-р инж. Боян Дочев – преподавател в катедра „Машиностроителна техника и технологии“ на Техническия университет София – филиал Пловдив. И тъй като науката стъпва на два основни постамента – измервания и наблюдения – става ясно защо преподавателите и учени от катедра „Машиностроителна техника и технологии“ в университета са кандидатствали за нови металографски лабораторни уреди. Асистент д-р инж. Десислава Димова обяснява: „Участвахме в конкурс на МОН за финансиране на фундаментални научни изследвания на млади учени и постдокторанти с проект „Изследване трибологичните свойства на нови не съдържащи никел в състава си бутални алуминий-силициеви сплави“. Проектът е оценен по достойнство и лабораторията получава финансиране в размер на 40 000 лева. С тези пари в края на 2023 година за Лабораторията по металография на Техническия университет София – филиал Пловдив е закупен най-съвременен металографски инвертен микроскоп от Германия. Той е оборудван с цифрова цветна камера ODC 832 и обективи, осигуряващи увеличение при наблюдение до 1000 пъти. Закупена е и термичната пещ от Испания. В нея се провежда необходимата термична обработка на изследваните сплави. Работната температура на пеща е до 1300º С.

= Български нанодиаманти за науката =

Ценните от научна гледна точка малки диамантчета, ползвани в Техническия университет – филиал Пловдив са български. Получени са по детонационен метод /управляем взрив/, а не чрез плазмено-химичен синтез. Според преподавателите и научните работници от катедра „Машиностроителна техника и технологии“ на Техническия университет София – филиал Пловдив предимството на тази технология е, че създадените с нея диаманти имат по-добри свойства.

=Предимства на новите уреди=

Лабораторията по металография разполага и с други микроскопи и термична пещ, както и с оборудване за автоматизирана подготовка на металографските шлифове. Кои са предимствата, които дават новите уреди на младите учени и студенти? Д-р инж. Десислава Димова обяснява, че най-съществената разлика с досегашните лабораторни микроскопи е, че немският уред е оборудван с камера и специализиран софтуер към нея. Така че всички линейни измервания, които се извършват в металографията стават директно върху монитора. Този начин е по-точен и пести време. Досега измервахме структурата на металите с микроскоп, при който единият от окулярите е с вградена размерна мрежа, което всеки път налага калибриране с микрометрична линия за съответното увеличение при наблюдение, а това е трудоемък процес, отнема време и има известен субективизъм в точността на измерванията, казва тя.

„ Закупената испанската термична пещ е с максимална работна температура 1300º С. Тя е оборудвана с програматор, който позволява задаване на 64 стъпки в технологичният процес на термична обработка и позволява да се постигне по-голяма точност при изследванията.“ – обяснява доц. д-р инж. Боян Дочев.

= Добре похарчени пари =

Когато един ВУЗ като пловдивския филиал на Техническия университет София притежава толкова качествени лабораторни уреди се очаква учените в него да „произвеждат“ и добавят знания, които хората нямат досега. И това е факт. „Животът“ на новите метални сплави, създадени тук, продължава като патенти. Доцент д-р инж. Боян Дочев и доцент д-р инж. Иван Панов са патентовали през 2020 година своето изобретение „Метод за модифициране на надевтектични алуминий-силициеви сплави“.

Техническият университет София – филиал Пловдив е отворен и към професионалистите от различни браншове. Десислава Димова: „Ние бяхме домакини на национална конференция на Съюза на леярите. Отворихме пред тях вратата на нашата лаборатория. За тези специалисти беше интересно и важно да видят какви са нашите възможности да наблюдаваме и измерваме структурите на различните сплави и най-вече работата ни с нестандартизирани сплави, които могат да им послужат в техни по-нататъшни разработки и да направят продукцията им конкурентоспособна. Бизнеса прояви интерес и получихме запитвания за провеждане на определени анализи.“

В университетската Лаборатория по металография бъдещите инженери свързват теорията от лекциите с практиката по металознание, термична обработка, изпитване на материалите. „Лабораторията ни служи за изучаване на всички тези предмети, защото цикълът е от леярната през термичната и механична обработка, за да се стигне до механични изпитвания. Интересът към машиностроителните специалности е нараснал. Причините за това виждаме в индустриализацията на Пловдивска област и Южна България и съответно растящата потребност от специализирани кадри.“ – заключи доц. д-р инж. Боян Дочев.