Інженери з австралійського Університету Монаша разом із дослідниками з Китаю та США створили новий суперсплав, який може змінити підхід до виробництва металів. Йдеться не просто про нову комбінацію елементів, а про інший спосіб формування структури матеріалу на атомному рівні. Результати дослідження опубліковані в журналі Science.
У чому суть відкриття
Зазвичай під час створення сплавів інженери зосереджуються на тому, які саме метали змішати і в яких пропорціях. Але цього разу вирішальним виявився сам виробничий процес. Дослідники спочатку розплавили компоненти, а потім охолодили матеріал приблизно до 550°C і залишили його на повільне контрольоване нагрівання. Найкращий результат отримали після приблизно 32 годин такого процесу.
У результаті атоми почали самостійно впорядковуватися у дуже щільну й стабільну структуру. Це дозволило отримати матеріал без типових мікроскопічних дефектів, які зазвичай послаблюють сплави.
Для створення суперсплаву використали п’ять елементів:
- титан;
- цирконій;
- гафній;
- ніобій;
- тантал.
Такий матеріал належить до групи високотемпературних високоентропійних сплавів. Вони давно вважаються перспективними, але раніше їх було складно виготовляти у великих однорідних фрагментах.
Де це може знадобитися
За результатами випробувань, новий суперсплав має межу плинності понад 2 гігапаскалі. Простішими словами, він може витримувати дуже велике навантаження і при цьому не є крихким. За оцінкою дослідників, матеріал приблизно вдвічі міцніший за сталь, утричі міцніший за алюміній і майже вдвічі міцніший за аналогічний сплав, виготовлений традиційним способом.
Потенційно такі матеріали можуть використовуватися там, де потрібні одночасно висока міцність, стійкість до температур і надійність. Насамперед це:
- авіаційна промисловість;
- космічна техніка;
- енергетика;
- складні інженерні конструкції;
- обладнання, що працює в екстремальних умовах.
Головна цінність відкриття в тому, що вчені показали: майбутнє металів залежить не лише від хімічного складу, а й від того, як саме атоми організовуються всередині матеріалу. Якщо метод вдасться масштабувати для промислового виробництва, це може відкрити шлях до нового покоління надміцних сплавів.
