Сотрудниками кафедры выполнены уникальные расчеты механических свойств аморфной металлической пены

Пористый нитинол (никелид титана) является очень популярным материалом в различных отраслях промышленности благодаря уникальному сочетанию физико-механических свойств, среди которых низкий удельный вес, высокая коррозионная стойкость и хорошая биосовместимость. Пористый нитинол с кристаллической матрицей является наиболее известным, особенно, из-за эффекта памяти формы – способность восстанавливать форму после деформации под действием нагревания. Этот пористый сплав легко синтезируется методами порошковой металлургии.

В отличие от кристаллического аналога, аморфный пористый нитинол сложно синтезировать, прежде всего, из-за высокой температуры плавления сплава и из-за невозможности достичь на эксперименте высоких скоростей охлаждения, необходимых для получения однородной аморфной структуры. Экспериментальные установки позволяют охладить металлический расплав со скоростью порядка миллион кельвинов в секунду. Однако для получения аморфной металлической пены необходима гораздо большая скорость охлаждения, которая доступна методам компьютерного моделирования.

«Моделирование неравновесной молекулярной динамики было применено для исследования влияния степени пористости на механические свойства пористого аморфного никелида титана при одноосном растяжении, одноосном сжатии и однородном сдвиге. Нами обнаружено, что пористый аморфный сплав характеризуется относительно большим значением модуля Юнга по сравнению с его кристаллическим аналогом. Мы показали, что система с перколированной сеткой пор демонстрирует улучшенные упругие свойства, связанные с сопротивлением растяжению и сдвигу. Система, содержащая изолированные сферические поры, более устойчива к сжатию и менее устойчива к растяжению и сдвигу.» - говорит один из исследователей, доцент кафедры вычислительной физики Института физики Казанского федерального университета Булат Галимзянов.

Результаты работы, по словам исследователей, дополняют существующие исследования механических свойств пористых сплавов на основе никеля и могут быть применены при разработке методов проектирования аморфных металлических пен с требуемыми параметрами пористой структуры.

Исследование было выполнено при финансовой поддержке Российского Научного Фонда (проект №19-12-00022).

Результаты работы опубликованы в журнале International Journal of Solids and ghjStructures [B.N. Galimzyanov, A.V. Mokshin, Mechanical response of mesoporous amorphous NiTi alloy to external deformations, International Journal of Solids and Structures 224 (2021) 111047]