Ученые тольяттинского вуза представили новую разработку

Исследователи из Тольяттинского государственного университета (ТГУ) нашли способ наблюдать за микродуговыми разрядами во время формирования прочных керамических "покрытий" на металлах вентильного типа. Вместо оптических методов они использовали метод акустической эмиссии, который позволяет точнее определять стадии процесса и даже обнаружить то, что ранее было скрыто от глаз и, следовательно, оптики.

Алюминий, магний и их сплавы широко применяются в промышленности благодаря легкости и прочности, однако их поверхность нуждается в защите от коррозии и износа. Эту задачу научились решать c помощью технологии плазменно-электролитического оксидирования (ПЭО). Процесс ПЭО сопровождается микродуговыми разрядами - микроскопическими искрами, под воздействием которых поверхностный слой металла плавится, насыщается компонентами электролита и преобразуется в керамический слой. Так шаг за шагом и возникает "покрытие". Традиционно следят за этим процессом визуально или оптическими методами, но, когда разряды уходят вглубь формирующегося слоя, они становятся не видны снаружи.

Тольяттинские ученые разработали способ регистрации и анализа акустической эмиссии - ультразвуковых сигналов, которые издают микровзрывы в керамическом слое. Но была проблема - как записывать эти сигналы, не повреждая аппаратуру высоким напряжением? Ее решила созданная инженерами трехступенчатая система защиты. Эксперименты показали, что акустический метод точнее оптических. Там, где последние видят лишь равномерное свечение, метод акустической эмиссии различает смену этапов. Здесь предложенный авторами способ анализа акустических сигналов позволил не только уточнить четыре известные стадии ПЭО, но и обнаружить пятую. Оказалось, что даже после затухания видимых разрядов и прекращения "ярких" акустических событий процесс формирования покрытия продолжается, покрытие растет и уплотняется - эту стадию, названную "V стадией", раньше не замечали.

- Мы научились "слышать" то, что происходит внутри формирующегося покрытия, - комментирует один из авторов исследования, начальник лаборатории структурно-фазового анализа университета, кандидат технических наук Антон Полунин. - По мере формирования оксидного покрытия искры уходят в его глубину, но акустические сигналы, распространяясь внутри изделия, доходят до датчика, поэтому акустический подход не имеет ограничений оптического метода. Во-вторых, мы обнаружили такие акустические признаки, которые позволяют нам не только идентифицировать текущую стадию ПЭО, но и контролировать длительность формирования покрытия на каждой из протекающих стадий. Именно последнее наиболее важно для технологии получения слоев с "нужными" свойствами - твердых, износостойких или, например, пористых, если это требуется для медицинских имплантатов.

Разработка тольяттинских ученых открывает возможность для автоматизации процесса ПЭО, особенно при групповой обработке изделий. В перспективе управлять формированием керамического слоя на поверхности изделий сможет система, ориентирующаяся на акустические сигналы. Это повысит качество и надежность деталей для авиации, машиностроения и других отраслей.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда и в рамках федеральной программы государственной поддержки и развития университетов "Приоритет 2030" национального проекта "Молодежь и дети". Статья о нем опубликована в научном журнале "Контроль. Диагностика" - он публикует научные и методические статьи ведущих ученых России, стран ближнего и дальнего зарубежья, представителей промышленности о методах, приборах и технологиях контроля и технической диагностики, их внедрении, развитии и применении.

Кроме того, доклад по этой работе включен в основную сессию ХI Всероссийской конференции по акустической эмиссии с международным участием, которая прошла в Москве в конце апреля 2026 года.