13:10
26 июня, Москва. Исследователи в области термодинамики из НИТУ «МИСиС» разработали базу данных для создания новых типов сталей. Это позволит минимум в 10 раз ускорить процесс создания инновационных марок сталей с заданными показателями прочности и пластичности, что даст возможность делать автомобильные кузова самых сложных форм. Результаты исследования опубликованы в международном научном журнале по термодинамике Calphad.
В современном материаловедении основой для синтеза новых материалов являются так называемые фазовые диаграммы состояния, которые показывают взаимодействие химических элементов при различных температурах. Отталкиваясь от этой информации, можно прогнозировать физические свойства и микроструктуру сплавов, и, главное – условия и технологию их получения.
Изучая и собирая термодинамические показатели ученые создают базу данных для использования в специализированных программах, позволяющих моделировать новые материалы. Для ученых-разработчиков это своего рода «шпаргалка», по которой они разрабатывают технологию создания новых материалов с требуемыми, «заказанными» свойствами.
Сегодня в промышленности довольно остро стоит вопрос производства «гибких» сталей для корпусов автомобилей, способных гнуться в самые сложные формы, но при этом выдерживать нагрузки при ударе. Известно, что прочность и пластичность стали повышают добавки лантана. Однако механизм влияния добавок редкоземельных элементов на свойства стали до недавних пор был неясен.
Термодинамическая база данных по взаимодействии железа и углерода (которые и образуют сталь) с добавками лантана делает возможным с высокой степенью вероятности предполагать фазовый состав, температуры кристаллизации и микроструктуру материала, которые и определяют его свойства. Именно такую базу и создали исследователи в области термодинамики из НИТУ «МИСиС». Обладание этими данными позволяет оптимизировать разработку новых сталей, поскольку в разы сокращает время на поиски новых составов и проведения необходимых экспериментов. При использовании новой базы данных период разработки новых марок сталей сокращается с 1 года до 1-2 месяцев.
«В ходе своей работы мы смогли экспериментально подтвердить все термодинамические данные системы La-Fe-C (лантан-железо-углерод). В частности, только для уточнения химических реакций между элементами системы было экспериментально получено около 30 сплавов с разным химическим составом», - рассказал соавтор работы, старший научный сотрудник научно-исследовательского центра «Термохимия материалов» НИТУ «МИСиС» Владимир Чеверикин.
По результатам исследований ученым впервые удалось вычислить точные температуры кристаллизации (отвердения) подобных сплавов и различных изменений при их термической обработке.
Таким образом, теперь при необходимости создания сталей с добавками лантана, достаточно загрузить полученную базу данных в соответствующее программное обеспечение и получить перечень условий, который позволит оптимизировать технологические процессы – термическую обработку и обработку давлением - при производстве совершенно нового по качествам материала.
