Коллектив учёных Южно-Уральского государственного университета на нано-уровне смоделировал и доказал высокую износоустойчивость инновационного сплава. Совместная работа с коллегами из Ирана, Великобритании, Китая, Арабских Эмиратов опубликована в международном журнале «Colloids and Surfaces A» («Коллоиды и А-поверхности»).
Со стороны ЮУрГУ в исследовании приняли участие Маджид Насери, Евгений Трофимов, Алёна Мясникова, Дмитрий Михайлов, Наталья Шабурова и Александр Орлов.
Сплав относится к категории высокоэнтропийных. Это значит, что он состоит из пяти или более металлов, каждый из которых должен придать сплаву особые свойства.
Создать сплав из большого количества разных металлов – задача непростая. Удастся ли совместить его компоненты, сохранят ли они свои уникальные свойства, такие как электропроводность – железа или устойчивость к коррозии – хрома. Для того, чтобы не промахнуться и взять оптимальное соотношение компонентов, необходимо исследовать сплав на наноуровне.
Использованные в работе методы позволяют ответить на множество практически важных вопросов: в какую матрицу будут выстраиваться зёрна металла, как они будут вести себя при механической обработке, например, штамповке. Всё это важно постольку, поскольку востребован будет не слиток и не лист металла, а сделанный из него предмет.
Новый металл получился одним из самых недорогих среди известных на сегодня в мире высокоэнтропийных сплавов. Большую часть его состава составляют железо и никель. 15% – хром, обеспечивающий антикоррозийные свойства. 10% приходится на марганец. И наконец оставшуюся долю может составлять ниобий.
Учёные смоделировали несколько вариантов сплава. Лучшие характеристики показал состав, где на железо и никель приходится 65%, а на ниобий – 10%.
Сплав с таким составом предложен впервые и, по мнению учёных, обещает стать оптимальным в соотношении цена/твёрдость и износостойкость.
Изделия из инновационного сплава могут применяться в авиа- и машиностроении, они устойчивы к агрессивным средам, высоким температурам.
Работа поддержана грантом Российского научного фонда и выполняется в рамках программы «Приоритет-2030» национального проекта «Наука и университеты».