Среди конструкционных металлов титан — один из самых ходовых. Легкий, прочный, устойчив к коррозии, поэтому и находит применение во многих отраслях — от авиастроения до медицины. Правда, как правило, не в чистом виде, а с добавками других металлов — получаются сплавы с нужными потребителям свойствами. Но и сами сплавы можно изменить к лучшему. Например, воспользовавшись методом интенсивной электропластической деформации, разработанным учеными Института машиноведения им. А.А.Благонравова (ИМАШ) РАН во главе с доктором технических наук профессором Владимиром Столяровым. Метод позволяет создавать в сплавах нанокристаллические структуры с целым комплексом механических и функциональных свойств. Главное в том, что это достигается деформацией (многократной прокаткой) заготовки с одновременным воздействием на нее импульсного тока. Работа исследовательского коллектива поддержана грантом Федеральной целевой программы “Научные и научно-педагогические кадры инновационной России”.
Заниматься проблемой Владимир Владимирович начал 25 лет назад, когда слова с приставкой “нано” звучали не так часто, как сейчас. Тогда в Институте физики перспективных материалов при Уфимском государственном авиационном техническом университете вместе с коллегами он работал над созданием в магнитных материалах ультрамелкозернистой структуры с размером зерен менее микрона. Такая структура делала сплав сверхпластичным, что позволяло изготавливать изделия сложной формы.
Шесть лет назад, уже в ИМАШ, ученый познакомился с методом электропластической деформации: во время прокатки через заготовку пропускают ток, что позволяет существенно изменять ее форму и размеры, не прибегая к нагреву. Возникла идея объединить два метода: интенсивной пластической деформации (которым ученый занимался в Уфе) и пластической деформации под действием тока (с импульсами длительностью всего в несколько микросекунд).
— Основными объектами исследований стали два сплава, — рассказывает В.Столяров. — Первый состоит из трех компонентов — титана, алюминия, ванадия — и называется ВТ-6. Второй (никелид титана) — из двух: титана и никеля. Этот материал с “памятью”. Если его определенным образом термически обработать, то он “вспомнит”, каким был до обработки, и примет прежнюю форму. Обычно упругая деформация у металлических материалов составляет доли процента, затем возникают необратимые пластические изменения. У крупнозернистого никелида титана после традиционной обработки величина обратимой деформации, когда материал еще остается “умным”, составляет 5-6 процентов, то есть в десятки раз выше, чем у других сплавов. А при использовании метода электропластической деформации и уменьшения зерен до наноразмеров эта цифра увеличивается еще в два раза.
Работа, отмеченная грантом, рассчитана на три года. На первом этапе была получена наноструктура, благодаря которой удалось более чем в два раза повысить прочность сплава. Продолжаются исследования влияния размера зерен на свойства материалов. Поставлена цель добиться того, чтобы одновременно можно было значительно повысить прочность материала, его упругость и улучшить “память”. В оставшиеся два года планируется решить еще несколько достаточно сложных задач.
В исследованиях участвуют студенты, аспиранты и молодые ученые научно-образовательного центра “Импульсные технологии получения и обработки наноматериалов для машиностроения” ИМАШ и Московского государственного индустриального университета. Приобретенные знания и опыт помогают им в учебе, пополняют багаж, который пригодится для самостоятельной научной работы. Часть “грантовых” денег идет на оплату их труда, другая тратится на участие в конференциях, которые проводятся в разных городах, и даже на зарубежные поездки. Удается также поддерживать приборный парк, оплачивать разработку и изготовление нового мощного генератора тока, так как прежний морально устарел и используется в основном для модельных экспериментов. Успешной работе способствует и сотрудничество с рядом учреждений: Институтом металлургии РАН, УГАТУ, Московским институтом стали и сплавов, имеющим хорошо оснащенный центр коллективного пользования.
Спецвыпуск подготовили
Татьяна ВОЗОВИКОВА, Фирюза ЯНЧИЛИНА
Нет комментариев