Учеными создан самый прочный сплав в мире

Научная группа из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (Berkeley Lab) и Ок-Риджской национальной лаборатории занималась изучением свойств металлического сплава из хрома, кобальта и никеля CrCoNi.

Во время экспериментов была измерена ударная вязкость нового сплава, и результаты просто были поразительны. Оказалось, что новый сплав обладает не только рекордной прочностью, но и высокой пластичностью и повышенной устойчивостью с остаточной деформацией.

Вот про этот уникальный сплав и его свойства поговорим в текущем материале.

Снимки, полученные с помощью микроскопии, показывающие траекторию разрушения и сопутствующую деформацию кристаллической структуры в сплаве CrCoNi в нанометровом масштабе во время стрессовых испытаний при температуре 20 Кельвинов. Трещина распространяется слева направо. Изображение: Роберт Ритчи/Лаборатория Беркли.

Новый материал и его уникальные свойства

Материалы, используемые в различных конструкциях, должны обладать высокой прочностью, пластичностью и должны быть устойчивы к разрушению. Но зачастую искать ту самую тонкую грань между прочностью и эластичностью очень трудно.

Однако новый материал может в корне изменить эту ситуацию, ведь в нем, как оказалось, сочетается несочетаемое, и одно из его удивительных свойств заключается в том, что вместо того, чтобы становиться хрупким при экстремально низких температурах, он становится еще более прочным.

Новый сплав отнесен к группе высокоэнтропийного класса металлов (ВЭС), оные производятся из равной доли каждого составного элемента. Это и отличает его от остальных сплавов, в которых часто тот или иной элемент идет в качестве «присадки» к «доминирующему».

И как оказалось, именно это и придало такую невероятную прочность и одновременно пластичность.

Для справки. Ударная вязкость — это способность сплава поглощать кинетическую энергию в процессе деформации и разрушения под воздействием ударной нагрузки.

Эти изображения, полученные с помощью сканирующей электронной микроскопии, показывают структуру зерен и ориентацию кристаллической решетки сплавов (A) CrMnFeCoNi и (B) CrCoNi. C) и D) показывают примеры изломов в CrCoNi при 293 K и 20 K соответственно. Изображение: Роберт Ричи/Беркли.

Так, лабораторные тесты показали, что ударная вязкость CrCoNi, охлажденная до температуры жидкого гелия (примерно 20 Кельвин или -253,15 градуса по Цельсию), составляет 500 Мпа*м (мегапаскалей на один метр). Чтобы понять, насколько это высокое значение, при тех же параметрах ударная вязкость кремния составляет 1 Мпа*м, у авиационного алюминия 35 Мпа*м, а у некоторых видов стали этот параметр достигает 100 Мпа*м.

Все подробности о разработке можно найти на портале Phys.org, где ученые опубликовали соответствующие материалы, посвященные этой теме.

Ученые отмечают, что новый сплав в первую очередь должен найти свое применение в космической промышленности. Ведь космические аппараты порой испытывают серьезные температурные нагрузки и материал, который будет способен их выдерживать и при этом сохранять свою прочность и пластичность, будет очень даже кстати.

Понравился материал? Тогда с вас подписка, лайк и комментарий. Спасибо за внимание!