На Урале нашли эффективный способ создания сплава будущего
Этот новый материал способен выдерживать высокие температуры и агрессивные химические среды, в которых обычные материалы быстро теряют свои свойства и выходят из строя. Ученые отмечают, что данный сплав обладает уникальным сочетанием высокой прочности и термической стабильности.
Высокоэнтропийный сплав - это материал, состоящий из пяти или более элементов, смешанных в примерно равных пропорциях, в отличие от традиционных материалов, где преобладает один основной металл, а другие добавляются в небольших количествах. Это обусловлено тем, что такие сплавы обладают высокой энтропией, что придает им уникальные свойства. Технологии создания высокоэнтропийных сплавов направлены на формирование однородной кристаллической решетки, что определяет характеристики материала, пояснили исследователи."Практическая значимость разработки очень высока", подчеркнул профессор кафедры "Материаловедение и физико-химия материалов" ЮУрГУ Евгений Трофимов. Он добавил, что в настоящее время создание подобных сплавов является широко распространенной областью исследований. Однако, преимущество предложенного подхода заключается в его экономической выгоде. Получение сплава из доступных оксидов металлов оказывается менее затратным, чем сплавление чистых компонентов в вакуумных печах. Важно отметить, что в процессе синтеза используется энергия протекающих реакций, что делает весь процесс более эффективным.Этот метод синтеза сплавов может иметь долгосрочное влияние на промышленность и научные исследования в области материаловедения. Кроме того, его применение может способствовать развитию новых технологий и улучшению производственных процессов.В современных отраслях авиации и космонавтики сплавы находят широкое применение при производстве деталей, подвергаемых высоким нагрузкам, таких как лопатки турбин и сопла ракетных двигателей. Важно отметить, что в машиностроении сплавы используются для изготовления оборудования, работающего в условиях высоких температур и агрессивных сред.Применение новых материалов не только повысит надежность и долговечность техники, но также значительно снизит общий вес конструкций. Этот фактор играет ключевую роль в аэрокосмической отрасли, по мнению специалистов из университета и академического института.
Исследование нового сплава, основанного на сложной системе из пяти компонентов, проводилось на базе ЮУрГУ. Ученые изучили взаимодействие алюминия, титана, циркония, ванадия и ниобия, и определили возможность образования стабильного твердого раствора при повышенном содержании алюминия. Это позволило избежать дорогостоящих экспериментов и перейти к этапу синтеза. На следующем этапе, в Институте металлургии имени академика Н.А. Ватолина Уральского отделения РАН (ИМЕТ УрО РАН), новый сплав был получен методом алюмотермического синтеза. Исследование показало, что данный сплав обладает уникальными свойствами, которые могут найти применение в различных отраслях промышленности. Это открывает новые перспективы для разработки материалов с оптимальными характеристиками и повышает эффективность производства. Благодаря методу алюмотермического синтеза удалось создать сплав с высокой степенью чистоты и однородностью состава, что обеспечивает его стабильность и надежность в различных условиях эксплуатации. Таким образом, данное исследование является важным шагом в развитии новых материалов и технологий, способствуя прогрессу в области металлургии и инноваций.Новый метод получения металлических сплавов представляет собой инновационный подход к производству материалов с высокой прочностью и стойкостью. Ученые пришли к выводу, что использование оксидов металлов вместо чистых металлов позволяет существенно снизить затраты на производство. Алюминий играет ключевую роль в процессе, реагируя с оксидами и обеспечивая выделение чистых металлов.Этот метод не только позволяет восстановить металлы из их оксидов, но и создать однородный расплав с высокой энтропией. После застывания расплав образует слиток нового сплава, обладающего уникальными свойствами. Лабораторные испытания показали, что твердость этого материала после термической обработки достигает 670 единиц по шкале Виккерса, что делает его сравнимым с закаленной сталью.Однако, важно отметить, что в отличие от стали, новый сплав сохраняет свою прочность даже при высоких температурах. Его температура плавления превосходит показатели многих существующих жаропрочных материалов, что делает его перспективным материалом для применения в условиях повышенных температур.В процессе исследований ученые ЮУрГУ и ИМЕТ УрО РАН успешно решили две важные задачи. Во-первых, они разработали методику получения сложного многокомпонентного материала, которая не только экономически выгодна, но и технологична. Во-вторых, им удалось создать сплав, обладающий легкостью, сверхпрочностью и устойчивостью к экстремальным температурам и агрессивным средам, как подчеркнул Трофимов.Настоящее вызов для исследователей заключается в изучении влияния добавок других элементов на структуру и свойства сплава. Они также стоят перед задачей оптимизации технологических процессов для промышленного производства и проведения испытаний в реальных условиях эксплуатации. Развитие этих направлений позволит расширить область применения материала и улучшить его характеристики, что будет полезно для различных отраслей промышленности.Источник и фото - ria.ru