Международен екип от учени е разработил нов метод за производство на метални сплави, произвеждайки материал с рекордни якостни свойства. Според ScienceAlert, позовавайки се на проучване, публикувано в списание Science, не само съставът на сплавта играе ключова роля, но и начинът, по който атомите са разположени по време на производството ѝ.
Авторите отбелязват, че съвременната индустрия широко използва метални сплави, от самолети до обикновени прибори за хранене. Традиционно изследователите са се опитвали да подобрят свойствата им, като са променяли химичния им състав или технологията на обработка. Новото проучване обаче предлага различен подход.
След кратка стъпка на топене при висока температура, учените са охладили сплавта до относително ниска температура от 550°C и са я задържали там от няколко часа до няколко дни. Тази контролирана термична обработка е позволила на атомите спонтанно да образуват подредена структура от по-малки, по-плътно опаковани зърна.
„Нашата работа предполага, че начинът, по който са организирани атомите по време на производствения процес, може да е също толкова важен“, обясни материалознанието Джиан-Фън Ни от университета Монаш в Австралия.
За експеримента изследователите комбинирали пет метала: хафний, ниобий, тантал, титан и цирконий. Най-добрият резултат е постигнат след приблизително 32 часа нагряване. Получената така наречена огнеупорна високоентропийна сплав е два пъти по-здрава от стоманата, три пъти по-здрава от алуминия и приблизително два пъти по-здрава от подобна сплав, произведена по традиционни методи.
Според авторите на изследването, внимателният контрол на процеса е позволил формирането на практически бездефектна вътрешна структура на метала. Именно липсата на кухини и дефекти между зърната осигурява изключителните механични свойства на материала. По време на тестовете сплавта демонстрира граница на провлачване на натиск над два гигапаскала, като същевременно запазва пластичност, т.е. способността да се деформира без счупване.
„Чрез внимателен контрол на начина, по който атомите са организирани по време на обработката, успяхме да създадем силно взаимосвързана структура с изключителна здравина и стабилност“, отбеляза материалознанието Ю Джан от университета Чунцин в Китай.
Според изследователите, предложената технология може да отвори нови възможности за създаване на материали със свойства, считани преди за непостижими. Това би могло потенциално да доведе до производството на по-ефективни, по-евтини и по-екологични сплави за аерокосмическата индустрия, енергетиката и други приложения.
Въпреки окуражаващите резултати, учените подчертават, че изследването само открива нов път. Следващата стъпка ще бъде да се разберат причините, поради които атомите образуват тази подредена структура, което ще помогне за усъвършенстване на технологията и разширяването ѝ до други видове метални сплави.
Превод и редакция: БЛИЦ
