Поделиться
Ученые НГУ разработали цифровой инструмент проектирования материалов для авиации и энергетики
Сотрудники Новосибирского государственного университета зарегистрировали программный комплекс «Николь-кристалл», предназначенный для моделирования и прогнозирования свойств никелевых сплавов, широко применяемых в авиации, энергетике и турбостроении. Разработка выполнена в Центре компетенций Национальной технологической инициативы (НТИ) по направлению «Моделирование и разработка новых функциональных материалов с заданными свойствами», созданном на базе НГУ при финансовой поддержке Фонда НТИ. Об этом CNews сообщили представители НГУ
Новый программный продукт позволяет заранее, еще до проведения экспериментов, оценивать ключевые физико-механические характеристики сплавов – такие как упругость, термическое расширение и устойчивость к высоким температурам. Это дает возможность ускорить разработку новых материалов и снизить затраты на их испытания.
«Мы решаем задачу создания так называемых цифровых двойников материалов. Речь идет о цифровой реплике реального материала, которая учитывает максимально возможное число параметров, важных для его работы в конкретных условиях», — сказал старший научный сотрудник Физического факультета НГУ, ведущий научный сотрудник Центра НТИ НГУ, доктор химических наук Даниил Колоколов.
В фокусе проекта — жаропрочные никелевые сплавы, из которых изготавливают, в частности, лопатки авиационных и энергетических турбин. Эти материалы представляют собой сложные многокомпонентные системы, где добавки различных элементов могут составлять десятки процентов состава. Подбор оптимального сочетания компонентов в таких случаях требует перебора огромного числа вариантов.
«Если технолог подбирает состав экспериментальным путем, ему приходится проверять тысячи, а иногда и десятки тысяч комбинаций. Наша программа позволяет задать произвольный состав сплава и за относительно короткое время получить прогноз его основных свойств, причем, в комплексе, а не по одному параметру», — сказал ученый.
«Николь-кристалл» основан на методах атомистического моделирования и численных расчетах, опирающихся на фундаментальные физические законы. Алгоритмы программы откалиброваны с использованием экспериментальных данных и данных из авторитетных международных баз, таких как Materials Project. Это позволяет моделировать системы, состоящие из десятков и сотен тысяч атомов, и получать достаточно точные оценки макроскопических свойств материала.
По словам разработчиков, программа может использоваться не только для анализа уже существующих сплавов, но и для проектирования принципиально новых составов.
«Мы начинаем с базовой кристаллической структуры никеля и можем добавлять легирующие элементы в произвольных соотношениях. Фактически программа позволяет «придумывать» новые сплавы с заданными характеристиками», — сказал Колоколов.
Разработка уже вызвала интерес у промышленных компаний, работающих с никелевыми материалами.
«Для производителей таких сплавов важно иметь собственные, независимые инструменты моделирования, — сказал ученый. — Зарубежные программные пакеты и базы данных сегодня часто недоступны, а здесь важна не только сама программа, но и возможность ее адаптации под конкретные задачи заказчика».
Выполнив регистрацию программы как объекта интеллектуальной собственности, команда разработчиков продолжает работу над ее развитием.
«Основной функционал уже создан, но дальше все будет зависеть от взаимодействия с индустриальными партнерами. Наша цель — довести инструмент до уровня, при котором он станет действительно удобным и востребованным в промышленности», — сказал Колоколов.
Короткая ссылка
