Группа исследователей из нескольких американских лабораторий разработала новый супесплав, который может привести к кардинальным изменениям в авиационной и энергетической отраслях. Уникальность этого материала заключается в том, что он сохраняет высокую прочность и пластичность как при комнатной температуре, так и при экстремальном нагреве до 800 градусов Цельсия. Такое сочетание свойств открывает широкие перспективы для создания более эффективных и долговечных реактивных двигателей и газовых турбин.
Новый материал относится к классу высокоэнтропийных сплавов и состоит из пяти элементов: никеля, кобальта, хрома, железа и алюминия. Он решает давнюю проблему в материаловедении, когда сплавы, прочные при высоких температурах, оказываются хрупкими при обычных условиях. Созданный суперсплав примерно в 100 раз пластичнее других никелевых аналогов при комнатной температуре, не теряя при этом своей прочности при сильном нагреве. Это позволит создавать детали, которые не будут трескаться или разрушаться в процессе эксплуатации.
Секрет выдающихся характеристик сплава кроется в особом механизме деформации, который ученые назвали пластичностью, вызванной микрополосами. При комнатной температуре под воздействием нагрузки в материале образуются крошечные организованные полосы, которые позволяют ему растягиваться, не ломаясь. Этот ранее неизвестный для данного класса материалов механизм предотвращает образование трещин и обеспечивает высокую пластичность.
Практическое применение нового суперсплава обещает значительные преимущества. Повышение эффективности реактивных двигателей и газовых турбин на электростанциях приведет к снижению расхода топлива и, как следствие, к сокращению выбросов парниковых газов. Это может оказать существенное влияние на экологичность авиации и производства энергии. Кроме того, повышенная долговечность деталей, изготовленных из этого материала, увеличит срок их службы и надежность.
Открытие, сделанное специалистами из Сандийских национальных лабораторий, лаборатории Эймса и Университета штата Айова, открывает новую главу в разработке высокотемпературных материалов. Их исследование, результаты которого были опубликованы в авторитетном научном журнале Nature, создает основу для проектирования нового поколения сплавов с заранее заданными свойствами для самых разных высокотехнологичных областей.