Медный сплав в сочетании с танталом и литием: суперматериал нового поколения. Это может стать основой для нового поколения материалов в аэрокосмической, оборонной и высокотехнологичной промышленности. Фото: Университет Лихай
По данным журнала Science, исследовательская группа из Университета Лихай (Пенсильвания, США) и Университета штата Аризона создала новый медный сплав, сочетающий тантал и литий, который обладает более высокой механической прочностью, чем обычная сталь, но при этом сохраняет превосходную электропроводность, чего не могут достичь современные суперсплавы.
Уникальная особенность этого сплава заключается в его трехслойной наноструктуре: стабильные кубические литий-медные осадки расположены между двумя слоями тантала — металла, известного своей коррозионной стойкостью и термостойкостью. Именно эта микроструктура позволяет материалу выдерживать температуру до 800 °C (1472 °F) и максимальное напряжение 1120 МПа при комнатной температуре, что примерно на 50 % выше, чем у стандартной стали.
Раньше продукция, выпускаемая в промышленности материалов, зачастую обладала только одной из двух характеристик: долговечностью или хорошей электропроводностью. Изделия с высокой прочностью должны снижать или исключать способность проводить электричество, и наоборот. Изобретение нового сплава сломало этот предел, открыв новую эру для «многоцелевых» материалов: таких же проводящих, как медь, прочных, как сталь, и термостойких, как никель, в одной наноструктуре.
«Это прочная основа для промышленности и обороны, позволяющая разрабатывать новое поколение материалов для устройств, требующих чрезвычайно высокой производительности и надежности», — сказал профессор Хармер, член исследовательской группы.
В аэрокосмической, энергетической и оборонной промышленности требуются материалы, которые одновременно являются хорошими проводниками электричества, термостойкими, высокопрочными и стабильными в течение длительного времени. В настоящее время наиболее распространенным материалом является суперсплав на основе никеля, который обладает хорошей термостойкостью и коррозионной стойкостью, но очень низкой электропроводностью, что делает его непригодным для устройств, требующих передачи высокой мощности.
Микроструктуру нового сплава можно сравнить с «отпечатком пальца» материала, определяющим его реакцию на такие факторы, как тепло, радиация или механическое воздействие. Благодаря присутствию лития в качестве структурного стабилизатора сплав сохраняет прочность и не растрескивается даже при постоянном воздействии высоких температур.
Благодаря высокой термостойкости и отсутствию потери электропроводности этот сплав может использоваться в качестве лопаток турбин или камер сгорания в гиперзвуковых реактивных двигателях. Это также область, в которую инвестируют и которую развивают США, Китай и Россия.
Этот сплав может применяться не только в ракетных двигателях, но и в броне, электромагнитном оружии, военных датчиках, в местах, где требуются сверхлегкие, сверхпрочные и хорошо проводящие электроэнергию материалы.
Кроме того, и тепловая энергетика, и атомная энергетика, и добыча нефти и газа... требуют оборудования, способного работать в экстремальных условиях. Благодаря своей коррозионной стойкости и механической прочности сплав тантала и лития с медью может использоваться в качестве корпусов оборудования, теплообменников или трубопроводов, выдерживающих высокое давление.
Хотя новый сплав все еще находится на стадии лабораторных исследований, эксперты утверждают, что в следующем десятилетии он может изменить подход людей к созданию самолетов, космических кораблей, оружия и электрических систем.
Сложное сочетание микроструктурного дизайна, драгоценных материалов и нанотехнологий делает этот сплав не просто научным изобретением, но и технологическим достижением мирового уровня.
Источник: https://tuoitre.vn/phat-minh-ra-hop-kim-dong-cung-hon-thep-chiu-nhiet-toi-800c-20250528163731304.htm
Комментарий (0)