Ученые Сибирского физико-технического института Томского государственного университета (СФТИ ТГУ) работают над созданием функциональных материалов на основе многокомпонентных сплавов Гейслера. Это соединения нескольких металлов (интерметаллиды), которые при высоких температурах демонстрируют память формы и сверхэластичность. В автомобильной, аэрокосмической, производственной и энергетической промышленности сплавы Гейслера – «конкуренты» популярного в использовании никелида титана (TiNi). Преимущества сплавов Гейслера в том, что у них выше, чем у TiNi, циклическая стабильность и степень возврата заданной деформации при высоких температурах – от 100 градусов Цельсия. Лаборатория физики высокопрочных кристаллов СФТИ ТГУ усовершенствовала сплавы Гейслера за счет добавления четвертого элемента – железа либо кобальта. Подобранная концентрация элементов повысила прочностные характеристики и рабочие температуры новых материалов. Результаты опубликованы в журнале Materials Letters.
Сплавы с памятью формы (СПФ) с высокими температурами мартенситного превращения могут упростить и повысить эффективность работы многих механических устройств, предназначенных для работы при температурах выше 100 градусов Цельсия. Они могут заменить собой часть конструкции, являясь одновременно считывающим и исполнительным устройством. Насыщение конструкции дополнительными механизмами приводит к нежелательному увеличению ее веса и объема, увеличению риска возникновения неисправностей, а также к повышению энергозатрат. Поэтому с развитием наук о новых материалах и металловедения в качестве решения стали использоваться «умные» материалы, способные давать отклик на изменение условий окружающей среды.
Основные успехи в этой области получены на сплавах на основе TiNi. Однако у никелида титана есть ряд минусов. Это слабая циклическая стабильность, невысокая степень возврата заданной деформации, низкие температуры и пр. В связи с этим постоянно разрабатывается ряд новых высокотемпературных сплавов с памятью формы.
Одним из наиболее значительных конкурентов TiNi являются сплавы Гейслера с памятью формы. Это химические соединения двух или нескольких металлов (интерметаллиды) с химической формулой X2YZ, где X и Y – элементы переходной группы, а Z – элементы основной группы.
Среди сплавов Гейслера наиболее популярными, изученными и перспективными являются сплавы Ni2MnGa и Ni2FeGa. В СФТИ ТГУ их разработкой занимается коллектив лаборатории физики высокопрочных кристаллов (заведующий лаборатории – профессор Юрий Чумляков) под руководством старшего научного сотрудника, кандидата физико-математических наук Екатерины Тимофеевой. Работы ведутся в рамках проекта № 24-19-00242, поддержанного Российским научным фондом.