Сплав меди с танталом и литием: новое поколение суперматериалов. 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 трёхслойной наноструктуре: стабильные кубические литий-медные преципитаты расположены между двумя слоями тантала, металла, известного своей коррозионной стойкостью и жаропрочностью. Именно эта микроструктура позволяет материалу выдерживать температуры до 800 °C (1472 °F) и максимальное напряжение 1120 МПа при комнатной температуре, что примерно на 50% выше, чем у стандартной стали.
Ранее продукция, производимая в материалостроительной промышленности, обычно обладала только одним из двух свойств: прочностью или хорошей электропроводностью. Изделия с высокой прочностью должны были снижать или полностью исключать электропроводность, и наоборот. Новый сплав преодолел это ограничение, открыв новую эру «многоцелевых» материалов: хорошая электропроводность, как у меди, прочность, как у стали, термостойкость, как у никеля, — и всё это 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 требуется материал, который одновременно обладает электропроводностью, термостойкостью и долговечностью. В настоящее время широко используются суперсплавы на основе никеля, обладающие хорошей термостойкостью и коррозионной стойкостью, но очень низкой электропроводностью, что делает их непригодными для устройств, требующих высокой мощности.
Микроструктуру нового сплава можно сравнить с «отпечатком пальца» материала, определяющим его реакцию на такие факторы, как тепло, излучение или механическое воздействие. Благодаря присутствию лития, который действует как структурный стабилизатор, сплав сохраняет прочность и предотвращает растрескивание 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. США, Китай и Россия также инвестируют в развитие этой области.
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, тепловая и атомная энергетика, добыча нефти и газа... — все эти отрасли требуют оборудования, работающего в экстремальных условиях. Благодаря коррозионной стойкости и механической прочности сплав тантала с литием и медью может использоваться для изготовления корпусов оборудования, теплообменников и трубопроводов, работающих под давлением.
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)