Наноинженерия сплавов побеждает хладноломкость для космоса и океана
Металлы, которые работают в экстремальном холоде, должны быть одновременно прочными, пластичными и вязкими, но традиционные сплавы при сверхнизких температурах часто становятся хрупкими. Именно это явление, известное как хладноломкость, связывают с гибелью «Титаника», и оно остается главным препятствием для глубоководной и космической техники. Об этом сообщает издание Phys.org.
Команда под руководством Цзыбиня Чена из Гонконгского политехнического университета (PolyU) нашла способ обойти эту проблему. Исследователи изменили геометрию поверхности наночастиц внутри сплава, создав «интерфейсы отрицательной кривизны», что позволило материалу выдерживать высокие нагрузки, не ломаясь при температуре жидкого азота (−196°C).
Разработанный ими многокомпонентный сплав NiCoCr-AlTa показал рекордное сочетание прочности, пластичности и вязкости при 77 К: предел текучести около 1,30 ГПа, предел прочности — 1,80 ГПа, пластичность 50% и вязкость разрушения примерно 213 МПа·м¹/². При этом его можно производить традиционными методами — плавкой, прокаткой и краткосрочным старением.
Во второй работе, также опубликованной в Nature Communications, команда интегрировала 3D-печать с постобработкой для создания иерархических наноструктур в сплаве на основе NiCoCr. Этот материал при криогенных температурах достиг предела текучести около 2,0 ГПа и прочности 2,4 ГПа.
По словам Чена, их стратегия превращает внутренние частицы из пассивных упрочнителей в активные регуляторы деформации, и этот подход применим к широкому классу сплавов. Исследователи планируют в течение ближайших пяти-десяти лет перейти к промышленному внедрению технологий.
