Команда ученых лаборатории физики высокопрочных кристаллов Сибирского физико-технического института (СФТИ ТГУ) разработала новый высокопрочный материал на основе железа. Его использование позволит повысить качество исполнительных механизмов и датчиков для машиностроения, авиакосмической промышленности и других отраслей, сообщает пресс-служба ТГУ.

Лидером среди материалов с памятью формы по применению и по изученности является никелид титана (нитинол). Он обладает очень высокой коррозионной стойкостью, высокой прочностью, хорошими характеристиками формозапоминания,  высоким коэффициентом восстановления формы и высокой восстанавливающей силой. Изделия из никелида титана при деформация до 8 % могут полностью восстанавливаться. К недостаткам материала относят плохую технологичность и высокую цену.

Томские ученые разработали сплав с эффектом памяти формы на основе железа. Благодаря запатентованной учеными ТГУ технологии термической обработки сплавы обладают большей, чем у никелида титана, обратимостью, то есть способностью восстанавливаться после деформации.  Если у сплавов на основе железа обратимое изменение формы достигает 15%, у сплавов никелида титана – около 10%. Как полагают исследователи, за счет этого датчики и исполнительные элементы из сплавов на основе железа будут работать эффективнее, как и механизмы, которые они приводят в движение. 

Достоинством новых сплавов на основе железа является также то, что все они - высокопрочные. Это является важным аспектом для практического применения в устройствах, которые должны выдерживать высокие внешние нагрузки, например в авиакосмической и машиностроительной отраслях. Как отмечается в сообщении пресс-службы, датчики и исполнительные механизмы, изготовленные из нового сплава на основе железа, будут не только прочнее, но и дешевле изделий из никелида титана. Таким образом, использование сплавов на основе железа может удешевить производство бытовой техники, датчиков пожарной сигнализации, соединительных элементов для авиационной, космической и автомобильной техники.

«Самым широко известным и применяемым сплавом с эффектом памяти формы был и остается никелид титана. В нашей лаборатории впервые были созданы монокристаллы сплавов на основе железа, а именно железо-никель-кобальт-алюминий, пятым элементом может быть титан, ниобий или тантал. Эти сплавы могут составить конкуренцию сплавам никелида титана», – цитируются в сообщении слова заведующего лабораторией Юрия Чумлякова.

Работа над новым высокопрочным материалом на основе железа велась в рамках проекта «Механизмы фазовых и структурных превращений в высокопрочных кристаллах сплавов на основе железа и никелида титана с обычным и магнитным эффектом памяти формы», который был поддержан грантом Российского научного фонда в размере 51 миллион рублей. Результаты исследования томские ученые представили на международной конференции «Сплавы с эффектом памяти формы» в Санкт-Петербурге.

Лаборатория физики высокопрочных кристаллов СФТИ ТГУ под руководством профессора Юрия Чумлякова – один из лидеров в области создания новых материалов. Здесь разработана уникальная технология создания монокристаллов на основе железа, кобальта и никелида титана, обладающих термоупругими мартенситными превращениями, а на их основе – нанокомпозитами, свойства и структуру которых можно контролировать. Лаборатория сотрудничает с 20 странами и входит в САЕ ТГУ «Умные материалы и технологии».