Физики ТГУ создали сплав с памятью формы для арктических условий
03.10.2024
Учёные Сибирского физико-технического института Томского государственного университета при поддержке гранта Российского научного фонда создали уникальный сплав с высокой термомеханической и циклической стабильностью. Монокристаллы CoNiAl могут запоминать форму и возвращаться в исходное состояние в широком диапазоне температур – от -70°С до +100°С. Статья об этой разработке вышла в журнале Journal of Alloys and Compounds (Q1).
Научные сотрудники лаборатории физики высокоточных кристаллов СФТИ ТГУ создали трехкомпонентные монокристаллы из кобальта, никеля и алюминия (CoNiAl). В широком диапазоне температур – от -70°С до +100°С – сплав, созданный физиками ТГУ, может менять размеры на 12% при механическом воздействии и полностью возвращаться к исходному положению. Благодаря широкому рабочему интервалу температур этот материал может использоваться в разных сферах промышленности, а также при постройке ледоколов и космических кораблей. Сплав будет экономически доступным в изготовлении.
"Наша разработка поможет усовершенствовать разные инженерные устройства, в частности, сенсоры и датчики, демпфирующие конструкции", – рассказывает кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории физики высокопрочных кристаллов СФТИ ТГУ Анна Ефтифеева. – "Деталь из нашего сплава позволит заменить многокомпонентные сложные конструкции и продлить работу таких приборов при многократных циклах срабатывания, улучшить их эффективность и повысить работоспособность, исключить аварийные ситуации".
Анна Ефтифеева отметила, что сплав обладает антикоррозийными свойствами, это позволит обеспечить безопасность при судостроении ледоколов для арктических регионов. Кроме этого, разработка может повысить эффективность противопожарных систем: встроенный в антипожарный прибор датчик из созданного сплава при возникновении возгорания меняет свои размеры и запускает систему тушения. После понижения температуры окружающей среды сплав возвращается в свое исходное состояние, и датчик вновь готов к своей работе.
При разработке сплава CoNiAl с большой обратимой деформацией в низкотемпературных условиях учёные ТГУ использовали специальную термомеханическую обработку. Физики подчеркивают, что термомеханическая обработка материала проходила по уникальной авторской методике, которую они запатентовали ещё в 2017 году.
"После термообработки мы провели циклические испытания – порядка 100 раз сплав был подвергнут механическому воздействию. Это необходимо для проверки стабильности свойств: вернется ли материал к своему исходному состоянию. Сплав успешно прошел эти испытания", – обращает внимание Анна Ефтифеева. – "А это значит, что мы сможем провести на сплаве дополнительные эксперименты и подвергнуть его уже 1000-кратному механическому воздействию. Так мы поймем, где ещё наш металл может использоваться".
Однако на этом, как заверяют учёные, работа по разработке материала с памятью формы не закончена. На данном этапе необходимо найти промышленного партнёра, который будет готов включить созданный сплав в производимое им устройство.
Добавим, исследования учёных проходили при грантовой поддержке Российского научного фонда. В проекте, помимо Анны Ефтифеевой, также принимают участие сотрудники лаборатории физики высокопрочных кристаллов СФТИ ТГУ: младший научный сотрудник Антон Тагильцев, инженеры-исследователи Элеонора Янушоните, Мария Жердева, Илья Фаткуллин и Ирина Курлевская, а также доцент кафедры физики металлов физического факультета ТГУ Сергей Аникеев.
Для справки. Лаборатория физики высокопрочных кристаллов СФТИ ТГУ под руководством профессора Юрия Чумлякова много лет занимается созданием монокристаллов на основе сплавов железа, кобальта и никеля, обладающих эффектом памяти формы. Научный коллектив лаборатории – один из мировых лидеров в данной области. Так, учёные ТГУ первыми в мире получили структуру высокоэнтропийных сплавов, обеспечивающую им способность к деформации и восстановлению исходной формы до 15%.
Источник: Пресс-служба ТГУ
Научные сотрудники лаборатории физики высокоточных кристаллов СФТИ ТГУ создали трехкомпонентные монокристаллы из кобальта, никеля и алюминия (CoNiAl). В широком диапазоне температур – от -70°С до +100°С – сплав, созданный физиками ТГУ, может менять размеры на 12% при механическом воздействии и полностью возвращаться к исходному положению. Благодаря широкому рабочему интервалу температур этот материал может использоваться в разных сферах промышленности, а также при постройке ледоколов и космических кораблей. Сплав будет экономически доступным в изготовлении.
"Наша разработка поможет усовершенствовать разные инженерные устройства, в частности, сенсоры и датчики, демпфирующие конструкции", – рассказывает кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории физики высокопрочных кристаллов СФТИ ТГУ Анна Ефтифеева. – "Деталь из нашего сплава позволит заменить многокомпонентные сложные конструкции и продлить работу таких приборов при многократных циклах срабатывания, улучшить их эффективность и повысить работоспособность, исключить аварийные ситуации".
Анна Ефтифеева отметила, что сплав обладает антикоррозийными свойствами, это позволит обеспечить безопасность при судостроении ледоколов для арктических регионов. Кроме этого, разработка может повысить эффективность противопожарных систем: встроенный в антипожарный прибор датчик из созданного сплава при возникновении возгорания меняет свои размеры и запускает систему тушения. После понижения температуры окружающей среды сплав возвращается в свое исходное состояние, и датчик вновь готов к своей работе.
При разработке сплава CoNiAl с большой обратимой деформацией в низкотемпературных условиях учёные ТГУ использовали специальную термомеханическую обработку. Физики подчеркивают, что термомеханическая обработка материала проходила по уникальной авторской методике, которую они запатентовали ещё в 2017 году.
"После термообработки мы провели циклические испытания – порядка 100 раз сплав был подвергнут механическому воздействию. Это необходимо для проверки стабильности свойств: вернется ли материал к своему исходному состоянию. Сплав успешно прошел эти испытания", – обращает внимание Анна Ефтифеева. – "А это значит, что мы сможем провести на сплаве дополнительные эксперименты и подвергнуть его уже 1000-кратному механическому воздействию. Так мы поймем, где ещё наш металл может использоваться".
Однако на этом, как заверяют учёные, работа по разработке материала с памятью формы не закончена. На данном этапе необходимо найти промышленного партнёра, который будет готов включить созданный сплав в производимое им устройство.
Добавим, исследования учёных проходили при грантовой поддержке Российского научного фонда. В проекте, помимо Анны Ефтифеевой, также принимают участие сотрудники лаборатории физики высокопрочных кристаллов СФТИ ТГУ: младший научный сотрудник Антон Тагильцев, инженеры-исследователи Элеонора Янушоните, Мария Жердева, Илья Фаткуллин и Ирина Курлевская, а также доцент кафедры физики металлов физического факультета ТГУ Сергей Аникеев.
Для справки. Лаборатория физики высокопрочных кристаллов СФТИ ТГУ под руководством профессора Юрия Чумлякова много лет занимается созданием монокристаллов на основе сплавов железа, кобальта и никеля, обладающих эффектом памяти формы. Научный коллектив лаборатории – один из мировых лидеров в данной области. Так, учёные ТГУ первыми в мире получили структуру высокоэнтропийных сплавов, обеспечивающую им способность к деформации и восстановлению исходной формы до 15%.
Источник: Пресс-служба ТГУ