Инженеры из австралийского Университета Монаша совместно с исследователями из Китая и США создали новый суперсплав, который может изменить подход к производству металлов. Речь идет не просто о новой комбинации элементов, а о другом способе формирования структуры материала на атомном уровне. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.
В чём суть открытия
Обычно при создании сплавов инженеры сосредотачиваются на том, какие именно металлы смешать и в каких пропорциях. Но на этот раз решающим оказался сам производственный процесс. Исследователи сначала расплавили компоненты, а затем охладили материал примерно до 550 °C и оставили его для медленного контролируемого нагрева. Наилучший результат был получен примерно через 32 часа такого процесса.
В результате атомы начали самостоятельно упорядочиваться в очень плотную и стабильную структуру. Это позволило получить материал без типичных микроскопических дефектов, которые обычно ослабляют сплавы.
Для создания суперсплава использовали пять элементов:
- титан;
- цирконий;
- гафний;
- ниобий;
- тантал.
Этот материал относится к группе высокотемпературных высокоэнтропийных сплавов. Они давно считаются перспективными, но раньше их было сложно изготавливать в виде крупных однородных фрагментов.
Где это может понадобиться
По результатам испытаний, новый суперсплав обладает пределом текучести свыше 2 гигапаскалей. Проще говоря, он способен выдерживать очень большие нагрузки и при этом не является хрупким. По оценке исследователей, материал примерно в два раза прочнее стали, в три раза прочнее алюминия и почти в два раза прочнее аналогичного сплава, изготовленного традиционным способом.
Потенциально такие материалы могут применяться там, где требуются одновременно высокая прочность, термостойкость и надежность. Прежде всего это:
- авиационная промышленность;
- космическая техника;
- энергетика;
- сложные инженерные конструкции;
- оборудование, работающее в экстремальных условиях.
Главная ценность открытия заключается в том, что учёные показали: будущее металлов зависит не только от химического состава, но и от того, как именно атомы организуются внутри материала. Если этот метод удастся масштабировать для промышленного производства, это может открыть путь к новому поколению сверхпрочных сплавов.
