Новый сплав CrCoNi претендует на звание самого прочного материала
Новый сплав претендует на звание самого прочного материала из когда-либо зарегистрированных. В новом исследовании группа ученых провела серию испытаний сплава и обнаружила не только его невероятную ударную вязкость, но и высокую прочность и пластичность, которые на самом деле улучшаются при более низких температурах, в отличие от большинства известных материалов.
Рассматриваемый сплав содержит хром, кобальт и никель (CrCoNi) и относится к классу металлов, называемых высокоэнтропийными сплавами (ВЭС). Большинство сплавов состоят из одного преобладающего элемента с добавлением меньшего количества других, но ВЭС содержат равные количества каждого элемента.
Это может придать им некоторые впечатляющие свойства, такие как высокое отношение прочности к весу, упругость, которая повышается с температурой, или сверхпрочность и пластичность.
В предыдущей работе исследователи обнаружили, что CrCoNi демонстрирует высокую прочность и ударную вязкость при низких температурах около -196 °C.
В новой работе ученые исследовали, как он будет себя вести при еще более низких температурах -253 °C, при которых гелий существует в виде жидкости. Оказалось, что его прочность достигла новых высот в предотвращении распространения трещин.
«Ударная вязкость этого материала при температурах жидкого гелия достигает 500 мегапаскалей на квадратный метр. В тех же единицах ударная вязкость куска кремния равна единице, алюминиевого корпуса пассажирских самолетов — около 35, а ударная вязкость некоторых из лучших сталей — около 100. Итак, 500 — это ошеломляющее число» — говорят ученые.
Обычно материалы становятся более хрупкими при более низких температурах, поэтому исследователи изучили, как CrCoNi смог оставаться таким прочным. Они использовали несколько видов микроскопии для исследования структуры кристаллической решетки сплава под действием силы.
Оказывается, CrCoNi приобретает свою прочность при холодной температуре благодаря серии взаимодействий атомов, которые происходят в определенной последовательности.
Несовершенства кристаллов смещаются под действием приложенной силы до тех пор, пока они не создают препятствия, повышающие сопротивляемость этой силе.
Последний шаг процесса меняет кристаллическую структуру с кубической на гексагональную.
Ученые говорят, что прочность материала при невероятно низких температурах может сделать его полезным для объектов, которые работают в экстремальных условиях, таких как глубокий космос.
Исследование было опубликовано в журнале Science.