​Сотрудники лаборатории физики высокопрочных кристаллов ТГУ первыми в мире получили структуру сплавов, обеспечивающую им особую способность к деформации и восстановлению исходной формы до 15 процентов. Исследователям удалось добиться максимальных значений, к которым стремятся научные группы, специализирующиеся на разработке сплавов с памятью формы. Материалы с гигантской величиной обратимой деформации предназначены для космической промышленности, робототехники и микросистемных технологий.
 
– 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.
 
 
 Физики ТГУ.jpg
 
 
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.
 
Новые результаты исследований были представлены коллективом лаборатории на недавней конференции «Физическая мезомеханика. Материалы с многоуровневой иерархически организованной структурой и интеллектуальные производственные технологии», проходившей на базе ИФПМ СО РАН. Добавим, что разработки учёных выполнены при финансовой поддержке двух грантов РНФ (идентификатор проектов № 19-49-04101 и № 20-19-00153), немецкого фонда DFG (проект № 405372848 (KR 5134/1-1) и гранта Научного фонда ТГУ им. Д.И. Менделеева. 

Похожие новости

  • 24/02/2021

    Цитируемые учёные ТПУ: подземные воды Забайкалья, свойства Шлемника и донные осадки моря Лаптевых

    Проект «Цитируемые ученые ТПУ» подводит итоги публикационной активности ученых Томского политехнического университета за январь. Самый высокоцитируемый соавтор статей ученых ТПУ имеет индекс Хирша 90, а самый высокорейтинговый журнал — импакт-фактор 6,479.
    443
  • 18/03/2021

    Учёные расширят перечень пригодных для 3D-печати материалов

    Ученые Томского государственного университета и ИФПМ СО РАН предложили новый способ 3D-принтинга, который позволяет использовать ранее недоступные для этого материалы: металлы, металлокерамику и даже высокоэнергетические материалы.
    893
  • 04/09/2019

    Цитируемые ученые ТПУ: катализаторы из золота и оболочки для ТВЭЛов

    ​Проект «Цитируемые ученые ТПУ» подводит итоги публикационной активности ученых Томского политехнического университета за летний период. Самый высокоцитируемый соавтор статей ученых ТПУ имеет индекс Хирша 75, а самый высокорейтинговый журнал — импакт-фактор 9,405 (Green Chemistry, Q1).
    2034
  • 27/10/2020

    Томские ученые нашли способ в 2,5 раза упрочнить сплавы, используемые для носовой части ледоколов

    ​​Сотрудники лаборатории высокопрочных кристаллов СФТИ Томского государственного университета нашли способ упрочнения многокомпонентных сплавов, которые выдерживают действие критически низких температур, близких к -200°С.
    548
  • 07/11/2019

    Томские физики разработали новый аддитивный метод синтеза поверхностных сплавов

    ​Сотрудники Института физики прочности и материаловедения СО РАН, Института сильноточной электроники СО РАН, Национального исследовательского Томского государственного университета и Томского государственного педагогического университета совместно, при финансовой поддержке Российского научного фонда, разрабатывают не имеющую мировых аналогов технологию аддитивного тонко-пленочного электронно-пучкового синтеза поверхностных сплавов с аморфной/нанокомпозитной структурой с целью повышения физико-химических и прочностных свойств конструкционных и функциональных сплавов.
    2007
  • 29/12/2020

    Наталья Гусева: «2020 год потребовал самоотверженности и готовности к переменам»

    ​Директор Инженерной школы природных ресурсов ТПУ Наталья Гусева поделилась результатами, которых достиг коллектив школы в 2020 году, и рассказала о целях и задачах на будущий год.​   Уходящий год стал точкой отсчета новой реальности для всего мира, и, чтобы в нее «встроиться», нам пришлось многое пересмотреть и изменить в своей деятельности.
    1704
  • 19/02/2021

    Данные учёных ТГУ помогут в обследовании пациентов с инсультом

    Учёные лаборатории нейробиологии ТГУ в ходе серии экспериментов, проведённых с использованием модели ишемического инсульта у крыс, получили новые данные о процессах, которые происходят в очаге поражения головного мозга.
    808
  • 03/02/2021

    Программа мероприятий, посвященных Дню российской науки

    ​Ежегодно 8 февраля российское научное сообщество отмечает свой профессиональный праздник — День российской науки. ​ По традиции к этой дате в институтах и вузах, находящихся под научно-методическим руководством Сибирского отделения РАН, приурочены научно-популярные мероприятия: дни открытых дверей, экскурсии, лекции и так далее.
    2308
  • 23/12/2020

    Директор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Марина Трусова: «Все силы и средства идут на развитие школы»

    ​​О главных событиях и достижениях 2020 года и планах на будущее рассказала директор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Марина Трусова.    Мегагранты Год для коллектива нашей школы был ярким и богатым на события.
    673
  • 10/02/2021

    Учёные исследуют высокоэнтропийные сплавы – материалы нового класса

    Учёные и аспиранты кафедры естественнонаучных дисциплин СибГИУ (участник НОЦ «Кузбасс») в содружестве с коллегами из Института сильноточной электроники СО РАН, Самарского национального исследовательского университета имени академика С.
    854