Томские ученые увеличили прочность сплавов, используемых в Арктике

Как рассказали в пресс-службе ТГУ, обработанные особым способом соединения выдерживают даже критически низкие температуры до минус 200 градусов.

Такие материалы обладают большей износостойкостью, в том числе менее подвержены воздействию жидкой среды. Это позволяет использовать их, например, для упрочнения носовой части ледоколов. Кроме того, сплавы позволят изготавливать износостойкие режущие материалы, запорной арматуры на нефтепроводах в Арктике и другие элементы.

- Отличительной чертой высокоэнтропийных сплавов (ВЭС) является их состав, - подчеркивает сотрудник лаборатории ТГУ Анна Выродова. - Такие материалы содержат пять металлов и более, смешанных в приблизительно равных количествах. ВЭС обладают уникальными механическими свойствами: высокая прочность, хорошая пластичность при сохранении вязкости (медленности) разрушения вплоть до криогенных температур испытания.

По словам физика, такое свойство весьма необычно, так как в традиционных конструкционных материалах повышение прочности сопровождается увеличением хрупкости композита. Для того чтобы значительно повысить прочностные характеристики сплава (CoCrFeNi)94Al4Ti2, ученые сначала подвергали его деформации при температуре близкой к минус 200 градусам по Цельсию, затем в течение четырех часов выдерживали при плюс 650 градусах.

Дальнейший анализ показал, что после этого прочность высокоэнтропийного материала увеличилась в 2,5 раза. Причем это свойство сохраняется как при комнатной температуре, так и при критических: от минус 196 градусов до плюс 700 градусов по Цельсию. Что немаловажно, повышение прочности сплава происходит при сохранении преимущественно вязкого разрушения. Оно считается менее опасным, нежели хрупкое. При последнем трещина может появиться и распространиться по поверхности очень быстро, тогда как при вязком разрушении образование повреждений происходит медленно.

Еще один сплав FeNiCoCrMn, свойства которого изучают томские физики, показал несколько иные свойства. При низких температурах, близких к жидкому азоту, материал сохранял высокую прочность, для его пластической деформации требовалось механическое напряжение в 0,5 гигапаскаля. А вот при комнатной температуре и выше сплав теряет прочность и деформируется уже при 0,2 гигапаскаля.