Исследователи СФТИ ТГУ впервые достигли аномально высокого эффекта памяти формы (ЭПФ) — 17% — в крупногабаритных монокристаллах высокоэнтропийного сплава, легированного углеродом. Это один из самых высоких показателей, зафиксированных для подобных материалов, и он близок к теоретическому пределу. Результаты опубликованы в журнале Materials Letters.
Работа выполнена сотрудниками лаборатории физики высокопрочных кристаллов Сибирского физико-технического института Томского государственного университета. Ученые исследовали сплав состава (FeMnCr)₆₀Co₃₅Ni₄.₈C₀.₂, впервые полученный в стенах института. Добавление 0,2 атомных процента углерода позволило существенно повысить не только циклическую стабильность ЭПФ, но и сам эффект — до рекордных 17%. Это значение вплотную приближается к максимуму, теоретически возможному при мартенситном превращении в данном материале (17,5%).
Для сравнения: аналогичный эффект в монокристаллах сплава Fe-Mn-Si ранее не превышал 9,3%, а в высокоэнтропийных сплавах без углерода — от 12 до 15,7%.
Как поясняет главный научный сотрудник лаборатории Ирина Киреева, легирование углеродом повышает прочность сплава и способствует развитию мартенситного превращения без образования дефектов. Это значительно увеличивает долговечность и эффективность материала при повторных нагрузках и термоциклировании, что особенно важно для инженерных приложений — от авиации и робототехники до медицины.
Также ученые выяснили, что при напряжении свыше 150 МПа в сплаве возникает конкуренция между пластической деформацией и мартенситным превращением, что ограничивает эффект памяти формы до 13,8%. Это открытие поможет в дальнейшем проектировании текстурированных поликристаллов с улучшенными характеристиками.
В настоящий момент исследовательская группа работает над сплавами системы Fe-Mn-Cr-Ni-Si с целью достижения того же эффекта за счет более доступных химических составов. Проект поддержан Российским научным фондом и Министерством науки и высшего образования РФ.
Результаты станут основой диссертационных работ молодых сотрудников лаборатории и откроют перспективы создания новых функциональных материалов с улучшенными эксплуатационными свойствами.
Источник: Минобрнауки РФ
Фото: ТГУ
