Международная группа ученых предложила способ получения металлических сплавов с повышенной прочностью. В основе метода лежит контроль температуры и времени обработки материала после его плавления. Исследование опубликовано в журнале Science.
Авторы работы установили, что сравнительно низкая температура обработки позволяет атомам металла выстраиваться в более устойчивую и упорядоченную структуру. Образующиеся при этом зерна оказываются меньше и плотнее расположены, чем при обычном производстве сплавов. О результатах исследования сообщил ScienceAlert.
Для эксперимента специалисты соединили гафний, ниобий, тантал, титан и цирконий. После краткого этапа плавления при высокой температуре заготовку охлаждали до 550 °C и выдерживали от нескольких часов до нескольких дней. Наиболее заметный результат был достигнут примерно через 32 часа обработки.
Полученный материал относится к тугоплавким высокоэнтропийным сплавам. По данным испытаний, он в 2 раза прочнее стали, в 3 раза прочнее алюминия и в 2 раза превосходит по прочности такой же сплав, изготовленный традиционным способом. При этом материал сохранил пластичность и способен изгибаться без разрушения.
Исследователи связывают характеристики сплава с почти бездефектной внутренней структурой. Атомы в материале самостоятельно формируют повторяющиеся упорядоченные участки, а между ними не возникает значительных пустот и нарушений. Ученые намерены выяснить причины такого поведения атомов, чтобы развивать этот подход при создании других сплавов.
По мнению авторов, новая технология может расширить возможности производства материалов для авиационно-космической отрасли, энергетики и других сфер. Вместо увеличения доли легирующих компонентов разработчики рассчитывают улучшать свойства металлов за счет управления их внутренним строением. Это может позволить получать более эффективные и экономичные сплавы.