Наименование конкурса, в рамках которого реализуется проект: Проект реализуется в рамках грантового финансирования молодых ученых по проекту «Жас ғалым», при поддержке Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан.

Руководитель проекта: Аубакирова Данагуль Машановна.

Идентификаторы:

• Scopus Author ID: 57211000798.

Исследовательская группа

Аннотация проекта:

Мировой рынок сплавов с эффектом памятью формы (ЭПФ) демонстрировал уверенный рост в 2015-2021 годах, так как они представляют собой соединение различных металлических элементов, которые проявляют как псевдоупругость, так и эффект памяти формы в ответ на изменения температуры и электромагнитной силы. Они могут восстанавливать свою первоначальную форму после деформации, а также могут изменять свою жесткость, положение и другие механические свойства. Сплавы системы Ni-Ti, Cu-Pb-Al, Cu-Al-Ni и Fe-Mn-Si являются наиболее распространенными типами сплавов с ЭПФ доступными на рынке, благодаря чему используются в производстве исполнительных механизмов, медицинских приборов, тепловизоров, различных высокотемпературных двигателей и автомобилей. Другие факторы, в том числе растущий спрос в аэрокосмическом секторе, рост расходов на оборону со стороны правительств как развитых, так и развивающихся стран, а также значительный рост в строительной отрасли, по прогнозам, будут стимулировать рынок в ближайшие годы. Забегая вперед, согласно потребностям, мировой рынок сплавов с ЭПФ будет расти в среднем на 11% в течение прогнозируемого периода (2022–2026 гг.). Среди сплавов с ЭПФ системы Ti-Ni являются наиболее коммерчески успешными материалами из-за их превосходных функциональных свойств, коррозионной стойкости и биосовместимости с человеческим организмом.

Однако, с точки зрения практического применения, дальнейшему применению сплавов на основе TiNi препятствуют несколько ключевых моментов связанных с его функциональными свойствами при эксплуатации (низкая циклической стабильность и относительно низкая температура трансформации) и трудностями в производственном процессе (энергоемки, трудозатратный, длительный, химический неоднородный, сложно воспроизводимый, малый выходу годного материала (коэффициент использования материала<35%) и высокая стоимость)).

На сегодняшний день практически все работы в этой области ориентированы на решение проблем, связанных с функциональными свойствами и поиском новых методов синтеза сплавов с ЭПФ на основе системы Ti-Ni. Это привело к достижению значительного прогресса в разработках, основные стратегии по улучшению их функциональных свойств сводились к легированию различными редкоземельными и переходными металлами. Согласно принятому в настоящее время основному направлению, сплавы с ЭПФ на основе системы Ti-Ni состоят не менее чем из трех компонентов с содержанием в диапазоне 5-35 ат. %. Однако образование некоторых междендритных фаз при получении сплавов на основе TiNi различными способами плавки делает их хрупкими из-за очень большого количества элементов и непригодными для практического применения. В тоже время благодаря огромному количеству возможных комбинаций элементов в этих сплавах области их потенциального применения также очень широки.

В связи с чем на сегодняшний день актуален поиск альтернативных путей производства сплавов системы NiTi и улучшение их функциональных свойств. Одним из основных решении этой проблемы может быть применение методов порошковой металлургии (ПМ). К тому же детали, изготовленные методом ПМ из сплавов NiTi демонстрируют лучшие физические и обрабатываемые свойства благодаря своим более тонким и однородным микроструктурам. Загатовки полученные методом ПМ не требуют длительных гомогенизационных отжигов, обеспечивают возможность получения заготовок различной формы и размеров, и отличаются высоким коэффициентом использования материала (>90 %).

В результате реализации задач проекта нами будет разработана первая в Республике Казахстан конкурентоспособная и доступная передовая технология производства сплавов с ЭПФ, обладающих высокими функциональными свойствами, методом ПМ, которая позволить снизить трудо-, энерго- и финансовые затраты. Реализация проекта позволит усовершенствовать существующие передовые технологий производства сплавов с ЭПФ путем применения современных подходов ПМ и позволит получить новые данные по их структурно-фазовому состоянию, функциональным свойствам.

Цель проекта: Разработка технологических процессов получения изделий на основе сплавов системы Ti-Ni-Cu с памятью формы и управляемой структурой на основе метода искрового плазменного спекания (ИПС).

Ожидаемые и достигнутые результаты проекта:

Инфографика