Международен екип от учени създаде огнеупорна високоентропийна сплав, която е два пъти по-яка от стоманата, три пъти по-яка от алуминия и приблизително два пъти по-яка от същия материал, произведен по традиционен метод. Пробивът е постигнат не чрез промяна на химичния състав, а чрез контрол върху начина, по който атомите се подреждат при производството. Сплавта от хафний, ниобий, тантал, титан и цирконий е запазила и пластичността си - способността да се деформира, без да се счупи. Резултатите са публикувани през юни 2026 г. в списание „Сайънс“.
Атомите смениха правилата
В продължение на повече от век металурзите подобряват сплавите главно чрез промени в техния състав и последващата им обработка. Новият подход добавя трети решаващ фактор - целенасоченото управление на вътрешната атомна архитектура.
„Нашата работа предполага, че начинът, по който атомите се организират по време на производството, може да бъде също толкова важен“, заяви професор Джиан-Фън Ние от университета „Монаш“ в Австралия. Според него значението на откритието надхвърля конкретната сплав, защото доказва, че атомите могат сами да изграждат практически бездефектни структури в голямо и непрекъснато парче метал.
Бавно нагряване вместо екстремно топене
След кратък етап при висока температура учените подложили материала на контролирана обработка при 550 градуса за период от няколко часа до няколко дни. Най-добрите свойства били отчетени след около 32 часа, когато се образувала плътно свързана наноструктура от три различни кристални фази.
Те са с обемноцентрирана кубична, стенноцентрирана кубична и хексагонална плътно опакована структура. Фазите се преплитат в единна архитектура, която поема големите разлики в размерите на атомите и напреженията в кристалната решетка, без да губи стабилност.
Якост над два гигапаскала
При изпитанията сплавта е показала граница на провлачване при натиск над два гигапаскала. В същото време тя не е станала крехка - слабост, която често ограничава практическото приложение на изключително яките материали.
„Чрез внимателен контрол върху подреждането на атомите по време на обработката успяхме да създадем силно свързана структура с изключителна якост и стабилност“, заяви доцент Ю Джан от университета в Чунцин. Проектът обединява специалисти от университета „Монаш“, университета в Чунцин и Държавния университет на Охайо.
По-малко елементи, по-ниска цена
Според учените методът може да позволи създаването на високоефективни материали с по-малко легиращи елементи. Това би намалило разходите и енергията за производство и би отворило възможности пред аерокосмическата индустрия, енергийните системи и модерното машиностроене.
Следващата задача е да бъдат изяснени взаимодействията на атомно равнище, които предизвикват самостоятелното образуване на тройната наноструктура. Едва тогава технологията ще може да бъде пренесена към други метални системи и проверена при реални индустриални натоварвания.
Пробивът още не е готов за заводите
Резултатът променя разбирането за това как може да се проектира метал, но все още не доказва, че новата сплав може да се произвежда евтино в промишлени количества. Част от използваните елементи са редки и скъпи, а поведението на материала предстои да бъде изпитано при продължително нагряване, опън, умора и корозия. Истинският залог затова не е само конкретната суперсплав, а възможността същият принцип да доведе до по-достъпни материали с подобни свойства.
Последвайте ни в Google News Showcase за важните новини
Вижте всички актуални новини от Standartnews.com
