鋼鉄よりも硬く、800℃までの耐熱性を持つ銅合金の発明

アメリカの科学者たちは、鋼鉄よりも強いだけでなく、摂氏800度までの温度にも耐え、優れた導電性を維持できる、まったく新しい銅合金を開発した。

タンタルとリチウムを組み合わせた銅合金：新世代のスーパーマテリアル。これは航空宇宙、防衛、ハイテク産業における新世代の材料の基盤となる可能性がある - 写真：リーハイ大学

サイエンス誌によると、リーハイ大学（米国ペンシルベニア州）とアリゾナ州立大学の研究チームが、タンタルとリチウムを組み合わせた新しい銅合金を開発した。この合金は従来の鋼鉄よりも機械的強度が高く、しかも現在の超合金では達成できない優れた導電性も維持している。

この合金のユニークな特徴は、3 層のナノ構造にあります。安定した立方晶リチウム銅沈殿物が、耐腐食性と耐熱性で知られる金属であるタンタルの 2 層の間に挟まれています。この微細構造により、この材料は最高 800°C (1,472°F) の温度と室温での最大 1,120 MPa の応力に耐えることができ、標準的な鋼鉄よりも約 50% 高い値となります。

かつて、材料業界で製造された製品には、耐久性か優れた導電性のどちらか一方の特性しか備わっていないことがよくありました。耐久性の高い製品は、電気伝導性を低減または除去する必要があり、その逆も同様です。新しい合金の発明はその限界を打ち破り、銅と同等の導電性、鋼鉄と同等の強度、ニッケルと同等の耐熱性を備えた単一のナノ構造を持つ「多目的」材料の新たな時代を切り開きました。

「これは、極めて高い性能と信頼性が求められるデバイス向けの新世代材料を産業界と防衛業界が開発するための強固な基盤となる」と研究チームの一員であるハーマー教授は述べた。

航空宇宙、エネルギー、防衛産業では、電気の優れた伝導性、耐熱性、長期にわたる耐久性を兼ね備えた材料が求められています。現在、一般的に使用されている材料はニッケル基超合金であり、耐熱性と耐腐食性に優れていますが、電気伝導性が非常に低いため、高電力伝送を必要とする機器には適していません。

新しい合金の微細構造は、材料の「指紋」に例えることができ、熱、放射線、機械的衝撃などの要因にどのように反応するかを決定します。構造安定剤としてのリチウムの存在により、合金は高温で継続的な衝撃を受けても強度を維持し、ひび割れを回避します。

この合金は耐熱性が高く、電気伝導性が損なわれないため、極超音速ジェットエンジンのタービンブレードや燃焼室として使用できます。これは、米国、中国、ロシアが投資し、開発している分野でもあります。

この合金は、ロケットエンジンだけでなく、装甲、電磁兵器、軍事センサー、超軽量、超耐久性、優れた導電性材料が求められる場所にも応用できます。

さらに、火力発電、原子力発電、石油・ガス採掘のいずれにおいても、極限の条件下で稼働する機器が必要です。タンタルリチウム銅合金は、耐腐食性と機械的強度に優れているため、機器ハウジング、熱交換器、耐圧パイプラインなどに使用できます。

まだ研究段階ではあるものの、専門家らはこの新しい合金は、今後10年間で人類が航空機、宇宙船、兵器、電気システムを製造する方法を変える可能性を秘めていると述べている。

微細構造設計、貴重な材料、ナノテクノロジーの洗練された組み合わせにより、この合金は単なる科学的発明ではなく、世界的な影響を及ぼす技術的進歩となっています。

ミン・ハイ

出典: https://tuoitre.vn/phat-minh-ra-hop-kim-dong-cung-hon-thep-chiu-nhiet-toi-800c-20250528163731304.htm