Войти

Экстремальный сорт: ученые создали сверхпрочный и пластичный сплав

2116
0
+2
Источник изображения: Фото: РИА Новости/Сергей Русанов

Как его можно будет использовать в авиационной и космической промышленности

Материаловеды предложили способ улучшить механические свойства сплава, состоящего из алюминия, ниобия, титана и ванадия за счет простой обработки. Авторы установили, что прокатка и последующий короткий высокотемпературный отжиг обеспечивает формирование мелкозернистой структуры, которая делает его сверхпрочным и самым пластичным на сегодняшний день среди подобного рода сплавов. Усовершенствованный материал можно будет использовать в авиационной и космической промышленности, уверены разработчики.

Сверхвысокие требования

Авиационная и космическая промышленности предъявляют повышенные требования к материалам: они должны быть прочными, легкими, выдерживать огромные нагрузки и перепады температур. Например, при изготовлении газотурбинных двигателей используются титановые и никелевые суперсплавы, свойства которых уже нельзя улучшить в значительной мере. В связи с этим материаловеды во всем мире активно исследуют высоко- и среднеэнтропийные сплавы, состящоие из нескольких (обычно не менее четырех-пяти) тугоплавких металлов, которые демонстрируют уникальный комплекс свойств при экстремально высоких температурах.

Потенциальная замена применяемых сейчас высокотемпературных материалов на тугоплавкие высоко/среднеэнтропийные сплавы может помочь эффективнее производить и использовать воздушные суда и снизить вредные выбросы. Однако они достаточно хрупкие при комнатной температуре. Дело в их структуре, где атомы металлов располагаются строго определенным образом и недостаточно пластичны. Между тем существуют некоторые композиции тугоплавких высоко/среднеэнтропийных сплавов с упорядоченной структурой, которые могут быть пластичными при комнатной температуре. Они состоят из так называемых зерен и упорядоченных областей внутри них (их называют доменами).

Фото: РИА Новости/Нина Падалко

Источник изображения: iz.ru

Материаловеды из Белгородского государственного национального исследовательского университета и Санкт-Петербургского государственного морского технического университета исследовали механические свойства предложенного ими ранее тугоплавкого среднеэнтропийного сплава из алюминия, ниобия, титана и ванадия с упорядоченной структурой. Для проведения систематических исследований ученые варьировали размеры зерен и доменов, изменяя условия обработки, а именно температуры и длительности отжига после холодной прокатки.

— Учитывая колоссальный интерес мирового материаловедческого сообщества к таким материалам, которые рассматриваются в качестве наиболее перспективной замены существующих жаропрочных сплавов, полученные нами результаты могут создать основу для разработки новых практически значимых композиций с уникальными механическими свойствами, способными значительно увеличить дальность полетов воздушных судов и снизить количество вредных выбросов, — рассказал «Известиям» руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, кандидат технических наук, научный сотрудник НИУ «БелГУ» Никита Юрченко.

Секретные материалы

Фото: ТАСС/Александр Река

Источник изображения: iz.ru

Результаты показали, что независимо от размера доменов измельчение зерен позволило увеличить растяжимость материала примерно на 50% при комнатной температуре. По этому показателю сплав превосходит все известные на сегодняшний день тугоплавкие высоко/среднеэнтропийные. Авторы исследования предполагают, что представленный ими материал с достижением повышения пластичности за счет относительно простой обработки может быть перспективным для конструкционного применения в авиационной и космической промышленности.

На данный момент подобные сплавы считаются перспективными конструкционными и функциональными материалами благодаря комплексу высоких физико-механических свойств, сказал директор НИЦ «Конструкционные керамические материалы» НИТУ МИСИС Дмитрий Московских.

— Управление структурой при помощи различных видов пластической деформации с последующим отжигом дает возможности получать желаемое сочетание прочности и пластичности. Следовательно, представленные результаты носят по-настоящему актуальный характер как с практической точки зрения, так и с точки зрения новых знаний в области материаловедения средне- и высокоэнтропийных деформируемых сплавов, — подчеркнул он.

Данное и другие подобные исследования делают значимый вклад в развитие жаропрочных материалов, что в итоге обязательно приведет к замене существующих на данный момент лучших никелевых жаропрочных суперсплавов и позволит шагнуть вперед в плане развития авиакосмической отрасли, подытожил эксперт.

Фото: РИА Новости/пресс-служба «Роскосмоса»

Источник изображения: iz.ru

Однако ряд экспертов считает, что новые сплавы необязательно произведут революцию в их изготовлении.

— Тематика сама по себе модная, популярная, представляющая интерес для материаловедческого научного сообщества, — считает профессор ВШ «Физика и технологии материалов» СПбПУ Петра Великого Николай Колбасников. — Можно сказать, очевидно, что эта тематика представляет собой очередной научный бум (скорее, микробум) из тех, которые эта наука время от времени переживает. Последний, не принесший в конструкционном материаловедении ожидаемых результатов, — наноматериалы.

Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ) и опубликовано в журнале Materials Science and Engineering.


Мария Недюк

Права на данный материал принадлежат
Материал размещён правообладателем в открытом доступе
  • В новости упоминаются
Страны
Продукция
Хотите оставить комментарий? Зарегистрируйтесь и/или Войдите и общайтесь!
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ
Ежедневная рассылка новостей ВПК на электронный почтовый ящик
  • Разделы новостей
  • Обсуждаемое
    Обновить
  • 22.08 21:16
  • 10156
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 22.08 17:57
  • 124
Путин и отношения с Азербайджаном: фокус на Южном Кавказе (Al Mayadeen, Ливан)
  • 22.08 15:38
  • 0
Ядерный вектор «Полонеза»
  • 22.08 15:36
  • 0
Превратить каждый новый вызов в новую возможность
  • 22.08 14:22
  • 2
Эксклюзив: Путин потребовал от Украины отказаться от Донбасса, вступления НАТО и размещения западных войск, сообщают источники (Reuters, Великобритания)
  • 22.08 13:15
  • 3
На Украине показали производство ракет «Фламинго»
  • 22.08 08:35
  • 1
Путин поручил принять меры для ускорения поставки маскировочных сетей на фронт
  • 22.08 08:23
  • 33
ChatGPT-4 и нейросети (ИИ) спешат на помощь ГШ ВС РФ и Российской армии
  • 21.08 16:34
  • 1
Авиалайнер МС-21 уже налетал более 70 часов во время сертификационных испытаний
  • 21.08 12:49
  • 4
Путин упрочил за Россией статус великой державы. Европе есть от чего ужаснуться (The Telegraph UK, Великобритания)
  • 21.08 09:10
  • 41
МС-21 готовится к первому полету
  • 21.08 08:25
  • 5
В чем преимущества и недостатки калибров стрелкового оружия 7,62 и 5,45?
  • 21.08 02:06
  • 0
Ответ на "На Западе рассказали о воздушном бое между Су-27 и F-35"
  • 21.08 00:25
  • 0
Ответ на "Использование Россией «старых» Су-24М и Су-27 над Балтикой объяснили"
  • 20.08 20:06
  • 1
ВМФ разрабатывает новый корабль для решения задач в океанской зоне