ПОПУЛЯРНЫЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ

Кадры

Фотогалерея

Новости

Новый сплав для аэрокосмической промышленности / 24.07.2020

Источник: science.sciencemag.org

Китайские ученые создали сплав со сверхрешеточной структурой, который обладает выдающейся термостойкостью и ковкостью при комнатной температуре.

 

Неупорядоченная структура межфазного нанослоя значительно отличалась от наблюдаемых ранее в подобных сплавах. Именно ее наличие позволяло материалу выдерживать нагрузки до 1,6 гПа и растягиваться на 25%.

 

Сплавы с плотноупаковонной упорядоченной структурой принадлежат классу структурных материалов, обладающих промежуточными свойствами между металлами и керамикой. Такие сплавы со сверхрешеточной структурой потенциально подходят для создания конструкций, которые испытывают большие нагрузки при высоких температурах. Однако они обладают плохой ковкостью и термической стабильностью, поэтому хрупкие при комнатных температурах и мягкие при высоких.

 

Содержание никеля, титана и алюминия в межфазном слое было ниже, чем в зернах. А содержание кобальта, железа и бора, наоборот, было выше в нанослое

 

Решить эту проблему можно, вырастив единичный большой кристалл, но осуществить это сложно, дорого и долго. Т. Ян с коллегами из Городского университета Гонконга предположили, что свойства подобных сплавов можно усовершенствовать, образуя неупорядоченные наноразмерные области между фазами в сплаве.

 

С помощью дуговой плавки, термомеханической обработки и контролируемого ввода нескольких химических элементов авторы синтезировали сплав из никеля, кобальта, железа, алюминия, титана и бора, изучили его структуру и механические свойства. Полученные материалы обладали поликристаллической морфологией со средним размером зерен около 11 мк. Зерна имели сверхрешеточную структуру, и разделялись неупорядоченным межфазным нанослоем. С помощью энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии исследователи установили, что атомы титана и алюминия предпочитают находиться в вершинах ячеек кристаллической гранецентрированной кубической решетки, а центры граней преимущественно занимают атомы никеля и кобальта. Атомы железа занимают обе стороны подрешетки ячейки, что позволяет сплаву быть стехиометрическим. Такая структура подавляет образование хрупких гексагональных или тетрагональных фаз.

 

Сплав обладал выдающейся термостойкостью и твердостью в температурном диапазоне от 20 до 800 °C

 

При комнатной температуре материал выдерживал деформадии до 25% и нагрузки до 1,6 гПа

 

Между фазами авторы обнаружили неупорядоченный пятинанометровый слой с гранецентрированной кубической структурой. В отличие от атомов никеля, алюминия и титана, атомы железа и кобальта в основном находились в этом межфазном слое. Зерна имели гомогенную структуру без локальных кластеров элементов одного типа, а в нанослое обнаружили агрегированные железо и кобальт, а также от одного до двух атомных процентов бора. Такая мультиэлементная сегрегация играла ключевую роль в разупорядочивании структуры слоя. Материал обладал лучшим, чем обычные упорядоченные сплавы, сопротивлением термическому размягчению от 20 до 800 °C. Среднее значение твердости по Виккерсу при комнатной температуре составило 417 HV, а при 800 °C — 392 HV. В этом температурном диапазоне исследователи не заметили явного начала размягчения. Более того, даже при температуре 1000 °C материал оставался довольно твердым, что делает его применимым для изделий, подвергающихся нагрузкам при высоких температурах.

 

Исследования процессов в межфазном нанослое при механических деформациях материала указали на то, что значительные дислокации атомов происходили лишь между зернами. Из-за этого материал обладал выдающийся пластичностью: выдерживал деформации растяжения до 25% и нагрузки до 1,6 гПа при комнатной температуре. По словам авторов, предложенный подход можно применить и для других металлических систем, в частности композиционно комплексных упорядоченных сплавов. Это может привести к появлению класса высокотемпературных структурных материалов с лучшими, чем у ныне использующихся сплавов, свойствами термической стабильности.

 

Новый материал может пригодиться в создании самолетов и аэрокосмических аппаратов. Микроструктура часто оказывает большое влияние на физические свойства материала.

 


Другие новости по теме:
20.10.20 - Подобрать необходимый наноматериал станет проще
14.09.20 - Разработан метод управления магнитными наносистемами
10.09.20 - Новая технология сборки нитей ДНК в структуры микронного размера
09.09.20 - Печатная электроника открывает путь для электрифицированных татуировок и персонализированных биосенсоров
25.08.20 - Разработка нового типа миниатюрной электроники и электронной памяти
TOP100 самых популярных
новостей
за месяц
Место Наименование Показов
1

Нанотехнологи из США и Японии разделили премию Испании

2 японских и 3 американских ученых стали лауреатами престижной премии принца Астурийского за научные и технические разработки в области нанотехнологий. Испания присудила награды японским ученым Сум

770
2

Новые наномагниты можно строить атом за атомом

Исследователям из Германии удалось создать новый наномагнит из железа буквально по атомам при помощи спин-поляризованного острия сканирующего туннельного микроскопа (СТМ).   Формируемые таки

146
3

Одноколесный велосипед с электромотором (видео)

Enicycle - это моторизованный одноколесный велосипед, сконструированный изобретателем из Словении Александером Полутником (Aleksander Polutnik). Научиться ездить на этом необычном средстве передвижени

145
4

Альтернативная энергетика – тема лучшего инновационного проекта молодых учёных РФ.

ДНК-диагностика инфекционных и наследственных заболеваний, альтернативная энергетика, новые технологии материаловедения – в числе основных проектов-победителей Всероссийского конкурса по поддерж

141
5

Над Европой обнаружен радиоактивный йод - 131

Следы радиоактивного йода были обнаружены в атмосфере многих европейских стран. Источник утечки пока не определен. Йод-131 в основном используется в фармацевтике. Он является побочным продуктом

137

Анонсы событий