Прочнее стали в 10 раз и без хрупкости: инженеры представили новый сплав

Как соединить сверхпрочность и пластичность: новый подход к интерметаллидам

Как сообщает НВ — Техно: Новый материал, созданный инженерами Университета Пердью и Университета Хьюстона, решает давнюю проблему интерметаллических соединений: он объединяет высокую прочность и пластичность. Речь идет о соединении кобальта и алюминия CoAl, которое удалось получить методом магнетронного распыления с использованием каркаса из аморфных интерфейсов. Предел текучести материала достигает 6 ГПа, а способность выдерживать пластическую деформацию - до 15% при комнатной температуре. Работа была опубликована в журнале Science Advances.

Для российской аудитории важно отметить, что такие разработки относятся к передовым направлениям материаловедения и в перспективе могут использоваться в авиации, энергетике и оборонной промышленности. Интерметаллиды - это упорядоченные кристаллические структуры, которые обычно отличаются высокой прочностью, но крайне хрупки, поэтому предложенная технология позволяет обойти это ограничение.

Что показало исследование

Статья с результатами вышла 31 июля. Причиной хрупкости CoAl и подобных соединений является их упорядоченная кристаллическая решетка, склонная к разрушению при комнатной температуре. Высокую плотность дислокаций в материале удалось создать искусственно с помощью магнетронного распыления - неравновесного процесса, при котором структура формируется из паровой фазы.

Кроме того, в материал ввели каркас из аморфных интерфейсов (FAI). При деформации отдельные участки аморфных границ переходят в кристаллическое состояние, что улучшает механические характеристики. У готового сплава CoAl предел текучести составляет 6 ГПа - это в 6–10 раз больше аналогичного показателя у высокопрочных конструкционных сталей. Механические тесты проводились непосредственно в камере сканирующего электронного микроскопа, а наномеханические исследования in situ выполнял Ке Сюй из Университета Пердью.

В перспективе такой сплав можно использовать, например, для турбинных лопаток и деталей авиадвигателей. Специалисты собираются опробовать метод и на других интерметаллидах. Следующая цель - адаптировать технологию для промышленного выпуска объемных нанокомпозитов. CoAl и аналогичные интерметаллиды могут найти применение в аэрокосмической, оборонной и энергетической сферах.

Появление материалов с такими свойствами способно ускорить технологический прогресс в авиационной и энергетической отраслях. Интерметаллиды, в частности CoAl, могут изменить принципы конструирования деталей, испытывающих высокие нагрузки. Дальнейшее развитие метода и его масштабирование откроют новые ниши для инноваций в материаловедении.

В дополнение к достижениям в области интерметаллидов, стоит отметить, что искусственный интеллект также разработал сплав с высокой устойчивостью к окислению, что открывает новые горизонты для применения в различных отраслях. Эти инновации подчеркивают важность синергии технологий в создании материалов будущего, способных удовлетворить требования современного производства.