Уникальный сплав, не имеющий аналогов по прочности и пластичности при экстремально низких температурах, разработали ученые НИУ «БелГУ». По их словам, материал также отличается экономичностью и найдет широкое применение в системах, необходимых для освоения космоса, Мирового океана, Арктики и Антарктики. Результаты опубликованы в журнале Materials Science and Engineering.
Для изготовления систем, рассчитанных на работу при крайне низких температурах, сегодня применяются так называемые аустенитные стали. По словам специалистов, их прочность, пластичность и другие механические свойства зачастую оказываются недостаточными – например, для функционирования в открытом космосе или для создания ответственных элементов криогенной техники.
Ученые Белгородского государственного национального исследовательского университета получили перспективный сплав на основе железа, кобальта, никеля, хрома и углерода, который, по их словам, обладает выдающимися свойствами при температуре до –150°С и ниже.
«Наш сплав по своим характеристикам и при комнатной, и при криогенной температурах превосходит все коммерческие аналоги. При температуре жидкого азота, –196°С, он в полтора раза прочнее лучшего аналога и имеет отличную пластичность в 24 процента. В сочетании с превосходной вязкостью разрушения это дает оптимальный баланс механических свойств», — рассказал старший научный сотрудник НИУ «БелГУ» Дмитрий Шайсултанов.
По его словам, присутствие углерода и повышенное содержания железа способствуют дополнительному росту прочности и снижению стоимости материала. Высокие механические свойства сплава обеспечивает, как объяснили ученые, так называемый TRIP-эффект. Он заключается в значительном увеличении прочности и пластичности за счет изменения кристаллической структуры материала в процессе холодной пластической деформации.
«Подобные сплавы привлекательны из-за их способности к обработке глубокой вытяжкой, в результате которой получаются тонкостенные пустотелые детали повышенной прочности. Также их применение открывает широкий спектр возможностей для систем, рассчитанных на крайне низкие температуры — прежде всего при освоении космического и воздушного пространства, Мирового океана, Арктики и Антарктики», — отметил Дмитрий Шайсултанов.
Полученные в ходе исследования данные расширяют понимание механизмов, определяющих поведение сплавов с TRIP-эффектами в различных условиях. Это позволит производить более точный выбор материалов и технологий обработки для создания изделий с нужным комплексом механических свойств, объяснили ученые.
Дальнейшие исследования научного коллектива направлены на адаптацию нового сплава к промышленным технологиям 3D-печати.
Источник ria
