В соответствии с Соглашением о предоставлении субсидии для финансового обеспечения (возмещения) затрат, связанных с выполнением прикладных научных исследований (проекта) в рамках реализации Федеральной целевой программы "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы" получатель субсидии обязан размещать на официальном сайте получателя субсидии в сети Интернет сведения о ходе выполнения прикладных научных исследований (проекта) в открытом доступе по форме, установленной Министерством образования и науки Российской Федерации (далее - Минобрнауки России).

Сайт Федеральной целевой программы Рекомендации по размещению сведений о ходе выполнения проекта

Разработка методов получения адаптивных композиционных наноматериалов на основе обладающего свойствами памяти формы нитинола медицинского и общетехнического назначения

В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 21.10.2014 № 14.575.21.0094 (с учетом дополнительного соглашения от 21.04.2015 № 1) с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе № 2 в период с 01.01.2015 по 30.06.2015 выполнялись следующие работы:

1 Разработка программы и методик (ПМ) испытаний АКНМ.

2 Исследование влияния и функционального отклика разрабатываемых АКНМ на различные внешние воздействия, в том числе:

- комплексное исследование зеренной структуры и дефектности АКНМ после различных обработок;

- комплексное исследование морфологии наноразмерного наполнителя АКНМ после различных обработок;

- исследование фазовых превращений в АКНМ после различных обработок;

- исследование функциональных свойств АКНМ после различных обработок.

3 Выбор и обоснование структурного состояния, обеспечивающего предельно высокий комплекс функциональных свойств АКНМ.

4 Обоснование выбора схемы наведения эффектов, обеспечивающих предельно достижимый комплекс функциональных свойств АКНМ.

5 Проведение ТМО проволоки из АКНМ для получения функциональных свойств рабочих элементов термозапорных газовых клапанов (за счет внебюджетных средств – Индустриальный партнер ЗАО «Армгаз-НТ»).

6 Материально-техническое обеспечение работ (за счет внебюджетных средств).

 

Основные результаты, полученные в ходе выполнения работу по этапу 2:

  1. Разработана программа и методики (ПМ) испытаний АКНМ, включающая методику статистической оценки морфологии наноразмерного наполнителя АКНМ (наночастицы Ti3Ni4) по зонам зерна, а именно: продольного и поперечного размера частиц наноразмерного наполнителя в разных зонах зерна, расстояния между частицами, линейной частоты распределения и объемной доли наноразмерного наполнителя.
  2.  В результате проведенных структурных исследований установлены закономерности формирования структуры АКНМ после горячей поперечно-винтовой прокатки и последующего старения, а также после НТМО с деформацией 0.6 и последеформационного отжига. Установлено, что дефектность структуры наиболее высока после горячей поперечно-винтовой прокатки и последующего старения при 430° и 450°C в течение 10 ч и уменьшается после рекристаллизационного отжига и старения при 430°С, 1 ч дефектность структуры минимальна, но при увеличении времени старения отжига она снова растет. Проведенное исследование морфологии и статистический анализ наноразмерного наполнителя в АКНМ позволил выявить следующие закономерности: после горячей поперечно-винтовой прокатки и отжига при температуре 430 и 450°С в течение 10 ч и после НТМО с накопленной деформацией 0.6 и отжига при 430°С в течение 1, 3 и 10 ч размер частиц наноразмерного наполнителя и характер их распределения различается в границе зерна, приграничных зонах и в центре зерна. Их размер минимален в границе и субгранице и растет по мере приближения к центру зерна. При этом расстояние между ними увеличивается, а линейная частота их распределения уменьшается. Объемная доля частиц максимальна при максимальном времени выдержки 10 ч.
  3.  Проведенные эксперименты ДСК позволили выбрать оптимальную температуру старения для наиболее эффективного регулирования температурных интервалов мартенситных превращений. На основании полученных результатов выбраны температуры наведения для исследования функциональных свойств АКНМ и клипирующих устройств.
  4. Установлено, что структурное состояние АКНМ оказывает выраженные влияние на их функциональный отклик при наведении эффектов памяти формы. Максимальная обратимая деформация в эквиатомном сплаве реализуется в материале со смешанной структурой, а в заэквиатомном – аномально высокая обратимая деформация – в материале с мелкозернистой рекристаллизованной структурой. Интенсивная пластическая деформация (ИПД), которая позволяет получить нанокристаллическую структуру, приводит к разрушению материала при наведении эффекта памяти формы (ЭПФ). Укрупнение зерна до разряда субмикрокристаллической структуры не позволяет реализовать предельно высокого уровня значений основных функциональных характеристик вследствие подавления мартенситных превращений в сверхмелком зерне.
  5. Выбраны и обоснованы структурные состояния, обеспечивающие предельно высокий комплекс функциональных свойств АКНМ. Закономерности изменения параметров ЭПФ и обратимого ЭПФ в сплаве Ti-50.7%Ni после НТМО и ИПД различны:

- в сплаве с рекристаллизованной структурой (отжиг после НТМО) возможно достижение аномально высокой обратимой деформации ЭПФ; в сплаве с субмикрокристаллической структурой (отжиг после ИПД) максимальная обратимая деформация ЭПФ не превышает кристаллографического ресурса деформации решетки при обычном мартенситном превращении, а остальная часть обратимой деформации проявляется в виде сверхупругости;

- в сплаве с рекристаллизованной структурой (отжиг после НТМО) при наводимой деформации 18% упругая отдача при разгрузке очень мала (1,4%); в сплаве с субмикрокристаллической структурой (отжиг после ИПД) при наводимой деформации 15% она составляет 4,5%;

- в случае исходной ИПД наблюдается заметная инерционность восстановления формы при нагреве.

  1. Составлен алгоритм выбора условий получения разного комплекса функциональных свойств, которым можно руководствоваться при решении различного рода прикладных задач. Установлено, что наибольшую величину обратимой деформации ЭПФ в сплаве Ti - 50,0ат.%Ni (er = 10,4%) обеспечивает смешанная структура (полигонизованная и рекристаллизованная), полученная в результате отжига при температуре 450 °С, 30 мин после НТМО с ε = 56%. Наибольшую величины полной обратимой деформации в сплаве Ti - 50,7ат.%Ni (17,9%) обеспечивает полигонизованная структура. Наибольшую величину обратимой деформации ОЭПФ eTW =4,5% в сплаве Ti - 50,0ат.%Ni обеспечивает рекристаллизованная структура аустенита (отжиг при 500°С, 30 мин).

Полученные результаты будут применены на последующих этапах выполнения проекта при разработке устройств медицинского и технического назначения.



Категории