Учёные НИУ «БелГУ» создали прочные и пластичные многоэлементные сплавы

Исследователи, работающие в области физики металлов, продолжают поиски новых перспективных подходов по улучшению свойств сплавов, среди которых можно выделить создание так называемых высокоэнтропийных сплавов. Высокоэнтропийные сплавы, напротив, содержат несколько, обычно не менее пяти, основных элементов, взятых в приблизительно равных пропорциях. Это позволяет получать уникальные свойства, необходимые для разнообразных применений. Так, сплавы, полученные из смеси тугоплавких элементов, демонстрируют рекордную прочность при высоких температурах. Это делает их привлекательными для авиастроения.

Исследованием высокоэнтропийных сплавов, поддержанным Президентской программой исследовательских проектов Российского научного фонда (РНФ), занимаются учёные НИУ «БелГУ» под руководством заведующего лабораторией объёмных наноструктурных материалов профессора Геннадия Салищева. Перед исследователями стояла непростая задача – низкая пластичность тугоплавких сплавов, вызывающая их быстрое разрушение. Исследователи предложили ряд новых обогащённых титаном материалов, в состав которых входили олово и тантал.

Образцы сплавов испытали на растяжение. В ходе экспериментов выяснилось, что новые материалы обладают высокой способностью к деформационному упрочнению — их прочность заметно повышается в процессе растяжения, при этом сохраняется высокая пластичность. По словам учёных НИУ «БелГУ», эффект достигается за счёт фазового превращения: мягкая фаза при механическом воздействии постепенно сменяется более твёрдой. Учёные подробно исследовали происходящие в ходе деформации изменения в структуре материалов.

– По сравнению со сплавом, от которого мы отталкивались, прочность выросла в три с половиной раза одновременно с повышением пластичности на 35 процентов. Основной областью применения предложенных сплавов мы считаем авиационную промышленность. Например, сплавы окажутся востребованы в изготовлении лёгких и надёжных деталей корпусов самолётов. Кроме того, благодаря хорошей биосовместимости компонентов сплавов, они также могут использоваться для создания имплантатов в ортопедии и травматологии, — прокомментировал результаты исследований кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории объёмных наноструктурных материалов НИУ «БелГУ» Никита Степанов.

Работа опубликована в журнале «Scientific Reports».