Ученые Казанского федерального университета научились контролировать процесс зарождения наноразмерных полостей в металлических сплавах. Полученные ими новые выражения позволяют точно определить критический размер полостей и энергию, которая затрачивается на их формирование.

Учеными кафедры вычислительной физики и моделирования физических процессов Института физики КФУ выполнено детальное исследование механизмов зарождения наноразмерных трещин в аморфных металлических сплавах в условиях внешнего отрицательного давления, при котором материал испытывает всестороннее расширение.

Исследование выполнено на примере бинарных металлических сплавов Cu64.5Zr35.5 и Ni62Nb38, которые относятся к классу материалов, способных формировать объемные металлические стекла.

«Изучение начальных стадий процесса разрушения материалов является важной задачей как для фундаментальной, так и для прикладной науки. В настоящее время не существует общепринятой теории, описывающей начальные стадии формирования очагов разрушения. Нами получены совершенно новые результаты, которые вносят понимание в то, каким образом зарождаются очаги разрушения», – объясняет заведующий кафедрой вычислительной физики и моделирования физических процессов Института физики КФУ Анатолий Мокшин.

Итоги исследований опубликованы в журнале Journal of Non-Crystalline Solids.

«С практической точки зрения полученные результаты могут быть использованы при разработке методов, позволяющих контролировать или предотвращать образование трещин в материалах. Это в свою очередь способствует развитию такого перспективного направления, как разработка материалов, способных к "самозалечиванию" очагов трещин при определенных условиях среды. Такие материалы обладают повышенной устойчивостью к усталости и позволяют существенно продлить срок службы изделий», – пояснил доцент кафедры Булат Галимзянов.

Полученные результаты вносят вклад в понимание общих закономерностей формирования очагов разрушения, что позволяет развивать единое теоретическое описание процессов образования полостей (трещин) в аморфных материалах.

Научная работа проводилась в рамках проекта «Разработка методологии определения физико-механических свойств материалов на основе моделей машинного обучения», поддержанного грантом Академии наук Республики Татарстан в 2024 году на выполнение фундаментальных и прикладных научно-исследовательских работ в научных и образовательных организациях, предприятиях и организациях реального сектора экономики Татарстана.