Ученые Казанского федерального университета (КФУ) совершили прорыв в материаловедении, научившись контролировать процесс образования наноразмерных полостей в металлических сплавах. Это открытие позволит точнее прогнозировать критические дефекты в материалах и разрабатывать более долговечные конструкции для промышленности.
Исследование механизмов разрушения металлических сплавов
Суть открытия
Специалисты кафедры вычислительной физики и моделирования физических процессов КФУ провели детальное исследование зарождения наноразмерных трещин в аморфных металлических сплавах. В ходе работы были получены новые математические выражения, позволяющие точно определить:
- критический размер полостей;
- энергию, необходимую для их формирования.
Эксперименты проводились на бинарных сплавах Cu₆₄.₅Zr₃₅.₅ и Ni₆₂Nb₃₈, которые относятся к классу объемных металлических стекол. Эти материалы обладают высокой прочностью, но их разрушение до сих пор оставалось малоизученным процессом.
Почему это важно?
Как отметил заведующий кафедрой, профессор Анатолий Мокшин, понимание начальных стадий разрушения материалов имеет ключевое значение как для фундаментальной науки, так и для промышленности:
“До сих пор не существовало единой теории, объясняющей, как формируются очаги разрушения. Наши результаты вносят ясность в этот процесс и открывают новые возможности для управления свойствами материалов.”
Практическое применение разработки
Создание самовосстанавливающихся материалов
По словам доцента кафедры Булата Галимзянова, открытие может быть использовано для:
- разработки методов предотвращения трещин;
- создания материалов с функцией “самозалечивания” дефектов.
Такие материалы смогут автоматически восстанавливать микротрещины под воздействием внешних условий, что значительно увеличит их срок службы и снизит затраты на ремонт.
Перспективы для промышленности
Внедрение этой технологии может революционизировать:
- авиастроение (устойчивые к усталости детали);
- энергетику (долговечные элементы реакторов);
- микроэлектронику (надежные проводники).
Научное значение и дальнейшие исследования
Результаты работы опубликованы в авторитетном журнале Journal of Non-Crystalline Solids и вносят вклад в развитие теории разрушения материалов. Ученые планируют расширить исследования, включив другие типы сплавов и более сложные условия деформации.
Заключение
Открытие ученых КФУ открывает новые горизонты в материаловедении, позволяя создавать более прочные и “умные” материалы. Это не только укрепит позиции российской науки, но и даст толчок развитию высокотехнологичных отраслей промышленности.
