Южноуральские ученые изобретают сверхпрочную «умную сталь»
Ученые работают над получением инновационного типа стали – бейнита
Ученые Южно-Уральского государственного университета работают над получением инновационного типа стали – бейнита. Новый материал по своим характеристикам прочнее аналогов на 30%. Также сплав имеет несколько преимуществ - он сверхлегкий и пластичный. Бейнит найдет применение в авиационной промышленности, машиностроении и оборонном производстве, сообщает собственный корреспондент Sibnovosti.ru из Челябинска.
Сталь представляет собой сплав железа и углерода. Но в зависимости от температуры, до которой нагревается железо, возможно получение нескольких типов структур сплава. Это связано с тем, что от 0 до 911°С железо кардинально меняет свои свойства.
Как ученым удалось достичь «умного» эффекта? Разработчики объясняют, что существует низкотемпературная зона, при которой получают феррит, и высокотемпературная зона, при которой получают аустенит.
При медленном охлаждении ниже 911°С аустенит переходит в более мягкую фазу -феррит. А при резком охлаждении аустенита образуется еще одно, супертвердое состояние - мартенсит.
«Мартенсит является твердой фазой стали, поскольку при быстром охлаждении углерод не успевает выделиться полностью в виде карбида и «застревает» в ее структуре. Кроме того, при таком охлаждении появляется много микроскопических дефектов - дислокаций, не представляющих опасности, но упрочняющих сталь. Наша задача заключается в том, чтобы создать сталь, сохраняющую высокую твердость мартенсита и обладающую достаточной пластичностью, а, следовательно, большей прочностью», - рассказывает Джалал Мирзаев.
Основой исследований южноуральских ученых стал бескарбидный бейнит. Подобная структура стали имеет схожие характеристики с мартенситом. Она получается при добавлении никеля, хрома, марганца, кремния и др. Сохраняя предельную прочность, бейнит отличается от мартенсита пластичностью. Еще одним важным аспектом является сокращение времени производства такой стали.
Ожидается, что «умный» металл станет прочнее процентов на 30. Материал найдет применение как в оборонном производстве, так и в нефтедобывающей отрасли.
Разработки ученых уже опубликованы в престижном научном журнале Physics of Metals and Metallography (базы данных Scopus и Web of Science). Авторами статьи являются доктор физико-математических наук, профессор Джалал Мирзаев и аспирант кафедры оптоинформатики Института естественных и точных наук ЮУрГУ Иван Булдашев.
