Учёные НИТУ МИСИС и Института металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН представили результаты впервые проведённых систематических исследований эволюции структуры и функциональных характеристик сплава с памятью формы (СПФ) на основе никелида титана с разной исходной структурой. На основании полученных закономерностей они предложили новый подход к прецизионному прогнозированию свойств никелида титана при учете роли структурной наследственности в процессе старения материала.
Сплавы с памятью формы обладают уникальным комплексом свойств и широко используются при разработке широкого спектра изделий: от медицинских имплантатов до космической техники. «Умный» материал способен восстанавливать свою исходно заданную форму при нагреве после предварительной деформации до 20%. При разработке разного рода устройств специалисты должны обеспечить требуемый комплекса наиболее важных характеристик: температурного интервала восстановления формы, эффектов памяти формы (одностороннего и обратимого), реактивного напряжения.
«Приступая к решению фундаментальной или прикладной задачи, мы должны в первую очередь представлять себе, какое структурное состояние следует выбирать в качестве исходного, как будет эволюционировать микроструктура, особенности фазовых превращений и функциональные свойства материала в процессе его последующего старения», — объясняет д.т.н. Елена Рыклина, ведущий научный сотрудник кафедры обработки металлов давлением НИТУ МИСИС.
После старения горячедеформированный материал обладает наиболее высокими прочностными характеристиками и ресурсом обратимой деформации. Крупнозернистый материал, свойства которого в исходном состоянии показали наихудший результат, оказался наиболее эффективным с точки зрения повышения комплекса свойств при развитии старения. Мелкозернистый материал характеризуется наиболее низкой прочностью, ресурсом обратимой деформации и наибольшей пластичностью. С подробными результатами исследования можно ознакомиться в научном журнале Shape Memory and Superelasticity (Q2).
«Разные исходные структурные состояния никелида титана позволяют реализовать принципиально разный комплекс свойств при использовании одинаковых режимов старения, и это необходимо учитывать при создании конструкций с заданными характеристиками в соответствии с поставленной задачей. Знание этих закономерностей обеспечивает точность прогнозирования ожидаемого результата и значительного сокращения времени от постановки задачи до ее реализации. Это позволит экономить дорогостоящий материал, ресурсы и получить значительный экономический эффект при решении прикладных задач любой сложности», — отмечает к.т.н. Кристина Полякова, старший научный сотрудник лаборатории сплавов с памятью формы НИТУ МИСИС.
Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках государственного задания № FSME-2023-0006, а также при поддержке гранта Российского научного фонда (№
