Сотрудники СФТИ ТГУ при поддержке РНФ проводят исследования предела функциональных возможностей никелида титана – самого популярного материала с памятью формы. Ученые анализируют поведение сплава в условиях высокой температуры и повышенной нагрузки, а также создают новые режимы термообработки для улучшения функциональных свойств. Результаты испытаний позволят найти дополнительные варианты применения никелида титана при изготовлении устройств для космических аппаратов, в авиастроении и автомобильной промышленности и многих других областях.
– Современная промышленность постоянно развивается, поэтому перед инженерами и исследователями встают все более сложные технические задачи, – говорит руководитель проекта, научный сотрудник лаборатории физики высокопрочных кристаллов СФТИ ТГУ Екатерина Тимофеева. – Никелид титана является самым востребованным материалом с памятью формы, но несмотря на его широкое практическое применение, потенциал этого материала до сих пор не исчерпан.
Одна из значимых особенностей никелида титана – его высокая совместимость с биологическими тканями человека, поэтому сплав широко используется для изготовления имплантов. Наряду с этим из материала с памятью формы производят устройства автоматического открывания-закрывания клапанов; приводы, совершающие механическую работу под воздействием тепла; устройства для гашения или предотвращения колебаний, возникающих в машинах, приборах, системах или сооружениях при их работе и другие.
Чтобы полностью раскрыть эксплуатационные возможности никелида титана, необходимо выяснить, насколько стабильны будут свойства сплава в экстремальных условиях – это высокие температуры выше +100°С и высокие напряжения выше 1000 МПа.
В ходе исследований физики будут экспериментально моделировать условия эксплуатации устройств из никелида титана, анализировать структурные и функциональные изменения материала. К примеру, чтобы измерить величину обратимой (восстановленной) деформации, детали из этого сплава будут предварительно оставлять под нагрузкой при повышенной температуре в течение некоторого времени Создание таких состояний позволит выяснить их влияние на функциональные свойства материала с памятью формы.
Новые данные ученые представляют на международных конференциях. Наряду с исследователями на таких мероприятиях присутствуют представители крупных промышленных компаний, поскольку научные результаты – это основа для создания новых продуктов и технологий.
Так, в середине июня доклад по результатам проекта РНФ по анализу возможностей никелида титана (идентификатор № 18-19-00298) был представлен на IV Европейском симпозиуме по материалам с эффектом памяти формы (17-19 июня, Киль, Германия), и выступление аспиранта физического факультета Антона Тагильцева было признано лучшим. В мае ученые лаборатории физики высокопрочных кристаллов представили свои результаты на Международном симпозиуме «Перспективные материалы и технологии» (Брест, Беларусь).
Лаборатория физики высокопрочных кристаллов СФТИ ТГУ (руководитель – профессор физического факультета Юрий Чумляков) является одним из лидеров по созданию монокристаллов, которые служат основой для новых материалов, обладающих эффектом памяти формы, повышенной прочностью и износостойкостью.
Основные направления исследований касаются разработки монокристаллов с термоупругими мартенситными превращениями и создания на их основе нанокомпозитов, свойствами и структурой которых можно управлять. Ученые лаборатории реализуют совместные проекты с коллегами из США, Германии, Испании, Венгрии, Китая и Японии.
