Войти

Экстремальный сорт: ученые создали сверхпрочный и пластичный сплав

2095
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
  • 02.08 12:16
  • 9820
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 01.08 16:16
  • 0
Логистика НАТО: Трубопроводы на передовую
  • 01.08 11:32
  • 0
Поляки в погоне за украинскими технологиями
  • 31.07 17:19
  • 30
ChatGPT-4 и нейросети (ИИ) спешат на помощь ГШ ВС РФ и Российской армии
  • 31.07 13:36
  • 1
Три причины, по которым американский мировой порядок может рухнуть (Bloomberg, США)
  • 31.07 13:04
  • 1
На Западе оценили запуск российской АПЛ крупнейшей в мире крылатой ракеты
  • 31.07 09:57
  • 15
В Госдуме высказались о судьбе авианосца «Адмирал Кузнецов»
  • 31.07 00:34
  • 2
"Провокация с двух направлений". Реальны ли угрозы НАТО для Калининграда
  • 30.07 22:31
  • 0
Ответ на ""Провокация с двух направлений". Реальны ли угрозы НАТО для Калининграда"
  • 30.07 16:46
  • 0
Ложь как стратегия: исказить, обмануть, дезинформировать
  • 30.07 16:44
  • 0
Лев Вершинин прокомментировал инцидент с дроном в Минске
  • 30.07 03:39
  • 37
"Главное - не зарабатывать новых долгов"
  • 30.07 02:59
  • 0
О поколениях подводных лодок
  • 30.07 00:09
  • 1
Разница поколений: Путин оценил мощь атомных подлодок ВМФ РФ
  • 29.07 22:43
  • 488
Претензии к администрации сайта