Сплав, который сохраняет память формы при высоких температурах

Используя компьютерное моделирование, Альберто Феррари рассчитал модель для сплава с памятью формы, которое сохраняет свою эффективность в течение длительного времени даже при высоких температурах.

Александр Полсен изготовил и экспериментально подтвердил модель сплава с памятью формы. Сплав титана, тантала и скандия - это больше, чем просто новый высокотемпературный сплав с памятью формы. Исследовательская группа из Многопрофильного центра современного моделирования материалов (Icams) и Института материалов в Рурском университете Бохума (RUB) также продемонстрировала, как теоретические прогнозы могут использоваться для более быстрого производства новых материалов. Группа опубликовала свой отчет в журнале Physical Review Materials от 21 октября 2019 года. 

Сплавы с памятью формы

• Добавка изменяет свойства
• Точный прогноз 

Сплавы с памятью формы могут восстанавливить свою первоначальную форму после деформации при изменении температуры. Это явление основано на преобразовании кристаллической решетки, в которой расположены атомы металлов. Исследователи называют это фазовым преобразованием. «В дополнение к желаемым фазам, существуют и другие, которые образуются постоянно и значительно ослабляют или даже полностью разрушают эффект памяти формы», - объясняет доктор Ян Френцель из Института материалов. Так называемая омега-фаза возникает при определенной температуре, в зависимости от состава материала. На сегодняшний день многие сплавы с памятью формы для высокотемпературного диапазона выдерживают лишь несколько деформаций, прежде чем они станут непригодными для использования после начала омега-фазы.

Перспективные сплавы с памятью формы для высокотемпературных применений основаны на смеси титана и тантала. Изменяя пропорции этих металлов в сплаве, исследователи могут определить температуру, при которой происходит омега-фаза. «Однако, в то время как мы подымаем эту температуру вверх, температура желаемого фазового превращения, к сожалению, снижается в процессе», - говорит Ян Френцель.

Добавка изменяет свойства

Исследователи RUB попытались детально понять механизмы возникновения омега-фазы, чтобы найти способы улучшить характеристики сплавов с памятью формы для высокотемпературного диапазона. С этой целью Альберто Феррари, исследователь из Icams, рассчитал стабильность соответствующих фаз в зависимости от температуры для разных составов титана и тантала. «Он смог использовать его, чтобы подтвердить результаты экспериментов», - отмечает доктор Ютта Рогал из Icams.

На следующем этапе Альберто Феррари смоделировал небольшое количество третьих элементов, добавляемых в сплав с памятью формы из титана и тантала. Он выбрал кандидатов в соответствии с конкретными критериями, например, они должны быть максимально нетоксичными. Выяснилось, что примесь нескольких процентов скандия должна была привести к тому, что сплав долгое время функционировал даже при высоких температурах. «Несмотря на то, что скандий относится к редкоземельным элементам и, следовательно, является дорогостоящим, нам его нужно очень мало, поэтому его стоит использовать в любом случае», - объясняет Ян Френцель.

Точный прогноз 

Затем Александр Полсен изготовил сплав, рассчитанный Альберто Феррари в Институте материалов, и проверил его свойства: результаты подтвердили расчеты. Микроскопическое исследование образцов доказало, что даже после многих деформаций в кристаллической решетке сплава не было обнаружено омега-фазы. «Таким образом, мы расширили наши базовые знания о сплавах с памятью формы на основе титана и разработали возможные новые высокотемпературные сплавы с памятью формы», - говорит Ян Френцель. «Более того, это здорово, что прогнозы компьютерного моделирования настолько точны». Поскольку производство таких сплавов является очень сложным, внедрение автоматизированных проектных предложений для новых материалов обещает гораздо более быстрое достижение целей. опубликовано econet.ru по материалам phys.org

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet