Российские ученые создали теорию, предсказывающую новые свойства материалов

4 Мая 2018

МОСКВА, мая. Ученые Национального исследовательского технологического университета МИСиС и Тольяттинского государственного университета создали теорию, которая ускорит создание конструкционных материалов с максимально простого заданными свойствами, а также медицинских имплантатов с индивидуальными чертами. Результаты исследования выложенным в журнале Progress in Materials Science.

Методы интенсивной пластической деформации (ИПД) стали важным элеватором в руках материаловедов при создании новых, более совершенных металлических материалов, все более востребованныx в ряде отраслей промышленности. Такие разновидности методов ИПД, как кручение под высоким давлением, равноканальное угловое опрессовывание, винтовая экструзия и многоосевая ковка, стали частью инвентаря для получения целого ряда новых наноматериалов.

Дело в том, что методы интенсивной пластической деформации позволяют измельчать его внутреннюю архитектуру до субмикронных размеров, что в некоторых случаях приводит к его наноструктурированию. Это ведет к улучшению характеристик материала, в частности, значительному повышению его прочности. В списке случаев удается улучшить весь спецкомплекс свойств материала, включая и прочность, и пластичность. Этим методы ИПД выгодно выделяются от более традиционных способов обработки металлов, при которых повышение прочности, как правило, сопряжено с потерей пластичности. Более того, столь конкретное измельчение микроструктуры материала приводит к улучшению его коррозионной стойкости, а также ряда физических свойств.

То, что происходит с материалом при интенсивной пластической деформации – довольно сложный процесс, – рассказывает Юрий Эстрин. – Это радикальная микроструктурная ломка, и предсказать черты получаемого материала – особенно, когда у нас одновременно деформируется несколько материалов – почти невозможно. Без моделирования процесса с использованием надежной, физически обоснованной теории эксперимент делается в слепое угадывание. Несмотря на довольно большое количество присутствующих в литературе теоретических работ, моделей, которые обладали бы хорошей предсказательной способностью, все простого мало. Нами были разобранным сотни публикаций и десятки субмоделей, представленных в них. В результате мы отобрали любые эффективные, дополнив и усовершенствовав их.

По оценке профессоров Эстрина и Виноградова, серьезных прорывов в исследованиях, основанных на методах ИПД, можно ожидать, в первую очередь, в области медицинских имплантатов. В частности, возглавляемые ими научные группы работают над созданием костных имплантатов на основе сплавов элемента.

Другим направлением работы исследователей, нашедшим отражение в их обзорной статье, стало создание гибридных материалов с заданной врождённой архитектурой путем их совместной деформации методами ИПД.

Гибридные материалы доставляют собой комбинации различных, часто весьма разнородных, материалов. При этом, в отличие от обычных композиционных материалов, во главу угла ставится геометрия и взаимное расположение составляющих их компонентов. Методами ИПД удается получить желаемую внутреннюю геометрию таких гибридных материалов и, в то же время, вымучить их наноструктурирования. В результате от таких материалов можно ждать уникальных механических свойств. Примером здесь могут служить медные сплавы, армированные стальной проволокой, которая в результате ИПД свивается в своего рода пружину, что приводит к редкой комбинации улучшенной прочности и высокой грациозности.

Редактор рубрики

Леонид Кузьмин

Место события на карте мира:

Российские ученые создали теорию, предсказывающую новые свойства материалов

комментарии (0)

Другие интересные новости

Любимова наградила директора парка "Зарядье"