تمت دراسة مقاومة التآكل للسبائك عالية الانتروبيا في جامعة جنوب الأورال الحكومية. من خلال إضافة عناصر كيميائية مختلفة إلى السبائك ، يعتزم العلماء تحسين خصائصها. تم نشر نتائج البحث النظري والعملي في مجلات عالية التصنيف مفهرسة بواسطة Scopus.
السبائك عالية الانتروبيا - هي فئة جديدة من المواد المعدنية التي تتم دراستها بنشاط من قبل باحثين من مختلف البلدان. ينجذب العلماء إلى المستوى العالي من الخصائص المفيدة التي أظهرها عدد من ممثلي هذه المجموعة من السبائك. إحدى هذه الخصائص هي مقاومة الحرارة - الأجزاء والهياكل التي تم إنشاؤها من بعض السبائك عالية الانتروبيا قادرة على تحمل الحمل في درجات حرارة عالية دون تشوه ملحوظ.
ومع ذلك ، في درجات الحرارة العالية ، يمكن أن تتأكسد السبائك عالية الانتروبيا ، مما قد يؤدي إلى تآكل المنتجات المصنوعة من السبائك. يدرس العلماء في جامعة جنوب الأورال الحكومية هذه المشكلة ويجرون سلسلة من التجارب لتحديد العناصر التي تزيد أو ، على العكس من ذلك ، تقلل من مقاومة السبائك عالية الانتروبيا للأكسدة.
«في اتجاه دراسة مقاومتها للأكسدة ذات درجات الحرارة العالية ، تم إجراء عدد قليل نسبيًا من الدراسات في العالم. استعدادًا للجزء العملي من عملنا ، قمنا بإعداد مقالة مراجعة ودرسنا جميع النتائج المتاحة للزملاء. بفضل هذا ، كان من الممكن تحديد العناصر الأكثر تفضيلاً في تكوين السبائك عالية الانتروبيا وأي منها تقلل من مقاومة الأكسدة ، واقتراح طرق خاصة بهم لزيادة مقاومة التآكل»,- قال مدير المشروع ، دكتور في الكيمياء ، أستاذ قسم علوم المواد والكيمياء الفيزيائية للمواد ، يفغيني تروفيموف.
تم نشر نتائج البحث النظري في مجلة الربع الثاني «Materials». يمكن استخدامها من قبل زملاء فريق البحث جامعة جنوب الأورال الحكومية قبل إجراء التجارب. في الوقت نفسه ، بدأ العلماء الجزء العملي من عملهم من خلال تحليل السبائك بناءً على تركيبة Al-Co-Cr-Fe-Ni. يقوم الباحثون بصهر السبائك عالية الانتروبيا ودراسة مقاومتها للأكسدة. في دراسة حديثة ، أثبت العلماء تأثير إضافات المنغنيز والسيليكون على هذه الخاصية.
يتم إجراء التجارب في درجات حرارة تتراوح من 700 إلى 1000 درجة مئوية. يتم الاحتفاظ بالعينات في درجة حرارة معينة لمدة 10 ساعات ويتم مراقبة وزنها.
أظهرت السبائك المحتوية على السيليكون (Al0.45CoCrFeNiSi0.45) أثناء الأكسدة زيادة في الوزن بنحو 0.1 مجم / سم 2 ، بينما بالنسبة للسبائك مع إضافة المنجنيز (Al0.25CoCrFeNiMn) كان هذا الرقم حوالي 1 مجم / سم 2. أيضًا ، أظهرت السبائك المحتوية على السيليكون مقاومة ممتازة للأكسدة ذات درجة الحرارة العالية ، ويرجع ذلك أساسًا إلى تكوين طبقة أكسيد واقية على السطح ، مخصبة بـ Al2O3 و SiO2 (أكسيد الألومنيوم وأكسيد السيليكون). بالنسبة للسبائك التي تحتوي على المنغنيز ، فإن تكوين طبقة أكسيد لا يوفر حماية كافية ضد التآكل», - قال يفغيني تروفيموف.
لقد أثبت العلماء أن نتائج التحليل التجريبي للسلوك التأكسدي في عدد من الحالات يمكن التنبؤ بها باستخدام الحسابات الديناميكية الحرارية. يتم عرض نتائج العمل في مجلة «Vacuum» ذات التصنيف العالي (Q1).
نلاحظ أن هذا العمل كان مدعومًا بمنحة من المؤسسة الروسية للأبحاث الأساسية - أقيمت مسابقة لأفضل المشاريع الإقليمية بالاشتراك مع منطقة تشيليابينسك.
نضيف أن مجالات العمل الأخرى مع مزارع الرياح تتطور بنشاط في جامعة جنوب الأورال الحكومية. في عام 2020 ، حصل مختبر الميكانيكا وعمليات الليزر وتقنيات الإنتاج الرقمي على منحة من مؤسسة العلوم الروسية لتطوير مشروع حول استخدام السبائك عالية الانتروبيا والمخصصة للتقنيات المضافة.
جامعة جنوب الأورال الحكومية - هي جامعة للتحولات الرقمية ، حيث يتم إجراء البحوث المبتكرة في معظم المجالات ذات الأولوية لتطوير العلوم والتكنولوجيا. وفقًا لاستراتيجية التطور العلمي والتكنولوجي لروسيا الأتحادية ، تركز الجامعة على تطوير مشاريع علمية متعددة التخصصات كبيرة في مجال الصناعة الرقمية وعلوم المواد والبيئة. في عام العلوم والتكنولوجيا ، ستشارك جامعة جنوب الأورال الحكومية في المسابقة في إطار برنامج «الأولوية - 2030». تؤدي الجامعة وظائف مكتب مشروع إقليمي تابع لمركز الأورال العلمي والتعليمي العالمي.