Інженери створили сплав, що в 10 разів міцніший за сталь і не кришиться

Новий метод поєднання міцності та пластичності в інтерметалідній сполуці

Як повідомляє НВ — Техно: Інженери Університету Пердью та Університету Г’юстона розробили новий метод поєднання надвисокої міцності та пластичності в інтерметалідній сполуці кобальту і алюмінію (CoAl). Цей метод базується на магнетронному розпиленні та каркасі з аморфних інтерфейсів, що дозволяє досягти межі плинності 6 ГПа і витримувати до 15% пластичної деформації за кімнатної температури. Результати дослідження опубліковані в журналі Science Advances.

Дослідження та результати

Дослідження, яке стало основою для нової технології, було опубліковане 31 липня. Відомо, що інтерметаліди, такі як CoAl, мають високоупорядковану кристалічну структуру, але їх головний недолік до розробки полягав у надзвичайній крихкості за кімнатної температури. Використання магнетронного розпилення, яке є нерівноважним процесом формування матеріалу з парової фази, дозволило штучно ввести у структуру CoAl високу щільність дислокацій.

Крім того, дослідники створили каркас з аморфних інтерфейсів (FAI). Під час деформації частини аморфних меж частково кристалізуються, що сприяє покращенню механічних властивостей матеріалу. Межа плинності нового сплаву CoAl становить 6 ГПа, що у 6–10 разів перевищує показники високоміцної конструкційної сталі. Механічні випробування проводили всередині сканувального електронного мікроскопа, а науковий співробітник Університету Пердью Ке Сюй проводив наномеханічні дослідження in situ.

Потенційне застосування нового матеріалу включає лопаті турбін та елементи авіаційних двигунів. Дослідники також планують перевірити технологію на інших типах інтерметалідів. Наступний етап розробки полягає у масштабуванні технології для промислового виробництва об'ємних нанокомпозитів. Застосування інтерметалідів, таких як новий CoAl, охоплює галузі аерокосмічної, оборонної та енергетичної.

Розробка нових матеріалів з високими механічними властивостями може суттєво вплинути на технологічний прогрес у різних галузях, включаючи авіацію та енергетику. Інтерметаліди, зокрема CoAl, мають потенціал змінити підходи до проектування та виготовлення компонентів, що підлягають високим навантаженням. Масштабування технології виробництва та подальші дослідження можуть відкрити нові можливості для інновацій у матеріалознавстві.

У той час як новий сплав CoAl демонструє надзвичайну міцність, дослідження також вказують на важливість стійкості матеріалів до зовнішніх впливів. Наприклад, недавнє відкриття сплаву, що має на 85% вищу стійкість до окиснення, підкреслює, як нові технології можуть змінити підходи до створення довговічних матеріалів у різних галузях промисловості.