Дослідники розробили надзвичайно міцний "суперсплав", здатний революціонізувати металургійну галузь.

Особливий температурний режим здатен вдвічі збільшити міцність сплаву.

Група міжнародних науковців представила інноваційний підхід до створення металевих сплавів, що дозволив отримати матеріал з безпрецедентними показниками міцності. Як повідомляє видання ScienceAlert, посилаючись на дослідження, опубліковане в журналі Science, важливу роль відіграє не лише хімічний склад сплаву, а й спосіб, яким атоми організовуються під час виробництва.

Автори нагадують, що сучасна промисловість широко використовує металеві сплави - від авіаційної техніки до звичайних столових приборів. Традиційно дослідники намагалися покращити їхні властивості, змінюючи хімічний склад або технологію обробки. Однак нова робота пропонує інший підхід.

Після короткочасного етапу розплавлення при високих температурах, дослідники знизили температуру сплаву до 550 °C і залишали його в цьому стані від кількох годин до кількох днів. Ця ретельна термічна обробка дозволила атомам самостійно утворити упорядковану структуру з менших і щільніше розташованих зерен.

"Наші дослідження показують, що спосіб, яким атоми структуруються під час процесу виробництва, може виявитися не менш суттєвим", - зазначив матеріалознавець Цзянь-Фен Ні з Університету Монаша в Австралії.

Для проведення експерименту вчені об'єднали п'ять різних металів: гафній, ніобій, тантал, титан і цирконій. Найкращих показників вдалося досягти приблизно через 32 години підвищеного нагрівання. Отриманий матеріал, відомий як тугоплавкий високоентропійний сплав, виявився вдвічі міцнішим за сталь, утричі міцнішим за алюміній та приблизно вдвічі перевершив сплав, створений традиційними методами.

Згідно з інформацією, наданою авторами дослідження, ретельний моніторинг процесу дозволив створити практично ідеальну внутрішню структуру металу. Відсутність порожнин та дефектів між кристалічними зернами стала ключовим чинником, який забезпечив надзвичайні механічні характеристики матеріалу. Під час тестування сплав виявив межу текучості при стисканні, що перевищує два гігапаскалі, при цьому зберігаючи свою пластичність, тобто здатність до деформації без руйнування.

"Завдяки ретельному контролю того, як атоми організовуються під час обробки, ми змогли створити високо зв'язану структуру з винятковою міцністю та стабільністю", - зазначив матеріалознавець Юй Чжан із Чунцінського університету в Китаї.

Згідно з думкою науковців, представлена технологія здатна створити нові горизонти у виробництві матеріалів, які раніше вважалися неможливими. Це може призвести до виготовлення більш ефективних, економічних та екологічно чистих сплавів для авіаційної, енергетичної та інших галузей.

Незважаючи на обнадійливі результати, дослідники акцентують увагу на тому, що це дослідження лише відкриває нову етап у науці. Наступним завданням стане вивчення причин, які спонукають атоми формувати таку специфічну упорядковану структуру. Це знання дозволить удосконалити існуючі технології та адаптувати їх для інших видів металевих сплавів.

Альтернативні новини в галузі науки

Згідно з інформацією від УНІАН, австралійські дослідники висловлюють припущення, що критичний рівень глобального потепління в 1,5 °C міг бути подоланий вже у 2020 році. Їх дослідження демонструють підвищення температури на 1,7 °C в порівнянні з доіндустріальними показниками, хоча деякі фахівці ставлять під сумнів надійність цих результатів.

Ми також обговорювали, що в Німеччині досліджують потенціал геотермальної енергії як заміну вугіллю. Це входить до складу програми енергетичної трансформації, мета якої полягає в переході від традиційної вугільної інфраструктури до екологічно чистих систем теплопостачання.

Можливо, вам буде цікаво ознайомитися з наступними новинами: