Американские исследователи представили материал, претендующий на звание самого прочного на планете.
Команда учёных из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли и Национальной лаборатории Ок-Ридж, опубликовала исследование, описывающее их рекордные результаты. “Когда вы разрабатываете конструкционные материалы, вы хотите, чтобы они были прочными, но в то же время пластичными и устойчивыми к разрушению. Как правило, это компромисс между этими свойствами. Но наш материал является и тем, и другим, и вместо того, чтобы становиться хрупким при низких температурах, он становится жестче”, — рассказал соруководитель проекта Исо Джордж, заведующий кафедрой передовой теории сплавов и разработок в Университете Теннесси.
Новый сплав состоит из хрома, кобальта и никеля.
Изображения в начале данной статьи получены с помощью сканирующей электронной микроскопии и показывают структуру зёрен и ориентацию кристаллической решетки (А) сплавов CrMnFeCoNi и (Б) CrCoNi. (C) и (D) показывают примеры переломов в CrCoNi при 293 K и 20 K соответственно.
“Прочность этого материала при температурах жидкого гелия (20 Кельвинов, -424 градуса по Фаренгейту) достигает 500 мегапаскалей квадратный корень метра. В тех же единицах ударная вязкость куска кремния равна единице, алюминиевого корпуса пассажирских самолетов — около 35, а ударная вязкость некоторых из лучших сталей составляет около 100. Итак, 500 — это ошеломляющее число ”, — отметил соруководитель исследования Роберт Ричи, старший научный сотрудник факультета материаловедения Национальной лаборатории Лоуренса Беркли и профессор инженерного факультета Калифорнийского университета.
Исследование было поддержано Научным отделом Министерства энергетики США. Низкотемпературные механические испытания и нейтронная дифракция проводились на установке ENGIN-X ISIS в лаборатории Резерфорда Эпплтона, а микроскопия проводилась в Национальном центре электронной микроскопии при пользовательском центре управления науки Министерства сельского хозяйства США в лаборатории Беркли.
В большинстве сплавов существует один материал, доминирующий над прочими. Но в новом сплаве равные «права» у всех элементов. Благодаря этому у материала особые качества. У металла высокое соотношение прочности и веса, отличная упругость, растущая при увеличении температуры.
Помимо этого, в сплаве кобальта, хрома и никеля при снижении температуры увеличивается показатель прочности в отличие от прочих металлов. Такая невероятная прочность при низких температурах делает металл незаменимым в объектах, которые работают в условиях экстремально низких температур, например, в космосе.
В настоящее время авторы проекта также исследуют, как можно добиться аналогичных свойств сплавов, изготовленных из более распространенных и менее дорогих элементов – так как кобальта и никеля в мире не хватает из-за их спроса в аккумуляторной промышленности.
Но хотя прогресс и впечатляет, авторы предупреждают, что до реального использования все еще далеко, и на то есть веские причины. “Когда вы летите на самолете, хотели бы вы знать, что то, что спасает вас от падения с высоты 40 000 футов, — это сплав для планера, который был разработан всего несколько месяцев назад? Или вы хотели бы, чтобы материалы были зрелыми и хорошо понятными? Вот почему конструкционным материалам может потребоваться много лет, даже десятилетий, чтобы получить реальное применение ”,- подчёркивают учёные.
По сообщению пресс-службы Национальной лаборатории Лоуренса Беркли