МОСКВА, мая – РИА Новости. Ученые Национального исследовательского технологического университета "МИСиС" и Тольяттинского государственного университета разработали теорию, которая ускорит создание конструкционных материалов с максимально точно заданными свойствами, а также медицинских имплантатов с индивидуальными характеристиками. Результаты исследования опубликованы в журнале Progress in Materials Science.
Методы интенсивной пластической деформации (ИПД) стали важным инструментом в руках материаловедов при создании новых, более совершенных металлических материалов, все более востребованныx в ряде отраслей промышленности. Такие разновидности методов ИПД, как кручение под высоким давлением, равноканальное угловое прессование, винтовая экструзия и многоосевая ковка, стали частью инструментария для получения целого ряда современных наноматериалов.
Дело в том, что методы интенсивной пластической деформации позволяют измельчать его внутреннюю структуру до субмикронных размеров, что в некоторых случаях приводит к его наноструктурированию. Это ведет к улучшению характеристик материала, в частности, значительному повышению его прочности. В ряде случаев удается улучшить весь комплекс свойств материала, включая и прочность, и пластичность. Этим методы ИПД выгодно отличаются от более традиционных способов обработки металлов, при которых повышение прочности, как правило, сопряжено с потерей пластичности. Более того, столь радикальное измельчение микроструктуры материала приводит к улучшению его коррозионной стойкости, а также ряда физических свойств.
"То, что происходит с материалом при интенсивной пластической деформации – довольно сложный процесс, – рассказывает Юрий Эстрин. – Это радикальная микроструктурная ломка, и предсказать характеристики получаемого материала – особенно, когда у нас одновременно деформируется несколько материалов – почти невозможно. Без моделирования процесса с использованием надежной, физически обоснованной теории эксперимент превращается в слепое угадывание. Несмотря на довольно большое количество имеющихся в литературе теоретических работ, моделей, которые обладали бы хорошей предсказательной способностью, довольно мало. Нами были проанализированы сотни публикаций и десятки моделей, представленных в них. В результате мы отобрали самые эффективные, дополнив и усовершенствовав их".
По оценке профессоров Эстрина и Виноградова, серьезных прорывов в исследованиях, основанных на методах ИПД, можно ожидать, в первую очередь, в области медицинских имплантатов. В частности, возглавляемые ими научные группы работают над созданием костных имплантатов на основе сплавов магния.
Другим направлением работы исследователей, нашедшим отражение в их обзорной статье, стало создание гибридных материалов с заданной внутренней архитектурой путем их совместной деформации методами ИПД.
Гибридные материалы представляют собой комбинации различных, часто весьма разнородных, материалов. При этом, в отличие от обычных композиционных материалов, во главу угла ставится геометрия и взаимное расположение составляющих их компонентов. Методами ИПД удается получить желаемую внутреннюю геометрию таких гибридных материалов и, в то же время, достичь их наноструктурирования. В результате от таких материалов можно ожидать уникальных механических свойств. Примером здесь могут служить медные сплавы, армированные стальной проволокой, которая в результате ИПД свивается в своего рода пружину, что приводит к редкой комбинации улучшенной прочности и высокой пластичности.
