Физики ТГУ улучшили сплавы с памятью формы для космоса и Арктики

– В отличие от обычных сплавов высокоэнтропийные состоят из пяти и более элементов, взятых в эквиатомных или эквимолярных концентрациях. Такая компоновка позволяет получать материалы с особыми функциональными характеристиками, – говорит заведующий лабораторией физики высокопрочных кристаллов СФТИ ТГУ Юрий Чумляков. – В рамках нового исследовательского проекта, поддержанного РНФ и DFG (Deutsche Forschungsgemeinschaft), сотрудники лаборатории работали со сплавами Fe-28%Ni-17%Co-11.5%Al-2.5X (X=Ti, Nb, Ta, Ti+Nb). За счёт добавления наночастиц удалось получить обратимую деформацию до 13,5 процентов. Максимально рассчитанный ресурс деформации, к которому стремятся материаловеды во всем мире – 8,7 процента. Физики ТГУ – первые, кто получил результат, в два раза превышающий теоретический ресурс, и описал механизм этого процесса.

Результаты исследований физиков ТГУ послужат научной основой для создания новых конструкционных и функциональных материалов на основе высокоэнтропийных сплавов, адаптированных для космоса и Арктики.

Ещё сильнее приблизиться к оптимальным показателям физикам удалось при работе с ферромагнитными сплавами NiFeGa(Co) и CoNiAl. Исследователи во всем мире стремятся получить теоретический ресурс деформации –16 процентов.

– Нам удалось достичь гигантской деформации – 15 процентов – в ферромагнитных сплавах за счет развития процессов переориентации структуры низкотемпературной фазы под нагрузкой. Этого процесса мы добились с помощью ранее запатентованного нами метода – старения в мартенситном состоянии под нагрузкой, – говорит сотрудник лаборатории физики высокопрочных кристаллов ТГУ Анна Ефтифеева.

Высокие результаты, полученные сотрудниками лаборатории физики высокопрочных кристаллов на ферромагнитных материалах, могут быть пригодны для разработки термо- и магнитоконтролируемых силовых элементов, используемых в космической отрасли и робототехнике (в механизмах для пальцев или ног роботов и т.д.). Помимо этого способность деформироваться и возвращаться к исходному состоянию можно использовать в пожарных сигнализациях. При повышении температуры в помещении материал будет изменять форму и запускать систему пожарной безопасности.

Важным требованием для практического применения материалов с высокой обратимой деформацией является стабильность величины обратимой деформации при эксплуатации, а также функциональная усталостная долговечность. В этой связи физики ТГУ планируют провести исследования циклической стабильности полученных свойств, чтобы добиться стабильных эксплуатационных характеристик и дальнейшего внедрения данных материалов в производство.

Источник: Новости ТГУ