Міжнародна команда науковців отримала новий металевий сплав із рекордною міцністю. Вирішальну роль відіграв не лише склад матеріалу, а й спосіб, у який атоми впорядковувалися під час його створення.
Про це повідомляє ScienceAlert.
Металеві сплави використовують у найрізноманітніших галузях — від авіабудування до виробництва звичайних столових приборів. Якщо раніше дослідники переважно покращували їхні властивості завдяки зміні хімічного складу або технології обробки, то цього разу запропонували інший підхід.
Під час експерименту після короткого плавлення за високої температури сплав охолодили до 550 °C. Потім його витримували за цієї температури від кількох годин до кількох діб, щоб атоми самостійно сформували впорядковану структуру з дрібніших і щільніше розташованих зерен.
Матеріалознавець Цзянь-Фен Ні з Університету Монаша в Австралії пояснив, що результати роботи свідчать: організація атомів під час виробництва може бути не менш важливою, ніж сам склад сплаву.
Для створення нового матеріалу дослідники поєднали п’ять металів: гафній, ніобій, тантал, титан і цирконій. Найкращих показників вдалося досягти приблизно після 32 годин термічної обробки.
Отриманий тугоплавкий високоентропійний сплав виявився удвічі міцнішим за сталь, утричі міцнішим за алюміній і приблизно вдвічі перевершив аналогічний сплав, виготовлений традиційним способом.
За словами авторів дослідження, контроль процесу дозволив сформувати майже бездефектну внутрішню структуру металу. Саме відсутність порожнин і дефектів між зернами забезпечила матеріалу виняткові механічні властивості.
Під час випробувань сплав показав межу текучості при стискуванні понад два гігапаскалі, водночас зберігши пластичність — здатність деформуватися без руйнування.
Матеріалознавець Юй Чжан із Чунцінського університету зазначив, що завдяки точному контролю над тим, як атоми організовуються під час обробки, вдалося створити високо зв’язану структуру з винятковою міцністю та стабільністю.
На думку дослідників, запропонована технологія відкриває нові можливості для створення матеріалів із характеристиками, які раніше вважалися недосяжними. У перспективі це може допомогти виробляти ефективніші, дешевші й екологічніші сплави для авіакосмічної галузі, енергетики та інших сфер.
Водночас автори наголошують, що дослідження лише започатковує новий напрям роботи. Наступним етапом стане з’ясування причин, через які атоми формують саме таку впорядковану структуру, щоб надалі застосувати цей підхід до інших типів металевих сплавів.