Войти

Экстремальный сорт: ученые создали сверхпрочный и пластичный сплав

2219
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
  • 23.10 16:57
  • 44
С ракетами "Томагавк" могут бороться и улучшенные ЗСУ-23-4М4 "Шилка"
  • 23.10 14:11
  • 11004
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 23.10 13:27
  • 1
В РФ ежемесячно производят свыше 50 тяжелых ударных дронов "Ночная ведьма"
  • 23.10 12:48
  • 3
ТАСС: в Минобороны создали департамент повышения эффективности
  • 23.10 10:33
  • 0
Требуется Соломоново решение
  • 23.10 10:17
  • 0
«Запад-2025» все еще будоражит Запад
  • 23.10 10:06
  • 0
Арцах: без права на возвращение
  • 23.10 06:31
  • 0
Еще раз о танках, раз уж эта тема часто всплывает снова и снова.
  • 23.10 06:22
  • 1
Бездорожный рабочий: в войска начали массово поставлять вездеходы «Пластун-ТТ»
  • 23.10 06:16
  • 1
«Даже работать будет не нужно»: Маск представил версию «технокоммунизма»
  • 23.10 02:06
  • 1
Комментарий к "Танк Т-90М2 и планы производства и модернизации танков на УВЗ"
  • 23.10 00:59
  • 0
Комментарий к теме "Война на Украине: первый день"
  • 22.10 22:34
  • 75
Война на Украине: первый день
  • 22.10 11:24
  • 1
Тандем роботов X1 из США умеет ходить, летать и ездить
  • 22.10 11:09
  • 2
Комментарий к "На Западе оценили российский Т-90М2 «Рывок-1»"