Умные материалы. От металлических порошков — к сплавам высокого демпфирования

Актуальность
Внедрение демпфирующих металлических материалов в металлообрабатывающие комплексы — следующий этап развития обработки, позволяющий повысить точность до нанометрового уровня. Это достигается за счёт снижения механических колебаний, которые сейчас уменьшают в основном через оптимизацию режимов резания и инструментов. Несмотря на отсутствие широкого применения таких материалов, существует потребность в них для высокоточных автоматизированных станков, особенно в России, где это направление развито слабо. Перспективными являются сплавы на основе интерметаллида NiTi и другие материалы с термоупругим мартенситным превращением, обладающие высокими демпфирующими свойствами и значительно превосходящие традиционные материалы. Большое внимание на данный момент уделяется эффекту памяти формы и сверхупругости, однако влияние структуры мартенсита, деформации, легирования и других аспектов на демпфирующую способность изучено слабо. Внедрение данных материалов в машиностроение требует фундаментальных исследований взаимосвязи структуры и демпфирующей способности.
Проблема
Проект решает научную проблему, которая заключается в установлении закономерностей влияния структуры мартенсита на демпфирующую способность сплавов системы Ni-Ti-Mn. Данная система является перспективной так как сочетает в себе высокую демпфирующую способность и высокий модуль упругости, близкий к сталям, широко использующимися в машиностроении. Однако, она систематически не исследовалась и влияния состава на структуру мартенсита и демпфирующую способность не изучалось. Ранее в рамках проектной деятельности данный система была поверхностно рассмотрена, однако требуется ее всестороннее исследование.
Цель
Цель проекта заключается в установлении взаимосвязи состава, тонкой структуры мартенсита, фазового состава и демпфирующей способности сплавов системы Ni-Ti-Mn. Это позволит выбрать оптимальные композиции, которые сочетают в себе высокий модуль упругости и демпфирующую способность, а также предложить возможные элементы для дополнительно легирования.
Задачи
Получить сплавы Ni-Ti-Mn с варьируемой концентрацией Ti (0-15 % ат.). Провести исследование структуры сплавов методами сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии, а также методом рентгеноструктурного анализа. Провести исследование демпфирующей способности и модуля упругости. Установить взаимосвязь состава, структуры и демпфирующей способности.
Результат
Продуктовым результатом будут являться лабораторные образцы сплавов Ni-Ti-Mn в виде прутков диаметром 8-10 мм и длиной 180-250 мм. Полученные материалы могут быть предложены потенциальным заказчикам МГТУ «СТАНКИН» и ООО "НПП Станкостроительный завод Туламаш" и др., а также представляться на профильных выставках представителями Московского политеха.
Партнёры проекта
—
***