Все новости

Многоэлементные сплавы сделали более прочными и пластичными

Для этого в них добавили немного олова и тантала и убрали ниобий

ТАСС, 28 августа. Ученые выяснили, как можно улучшить свойства сплавов, которые состоят из нескольких элементов и отличаются высокими температурами плавления. Благодаря этому специалисты увеличили прочность одного из сплавов титана в 3,5 раза и сделали его на треть более пластичным. Результаты их исследования опубликовал научный журнал Scientific Reports.

"Основной областью применения предложенных сплавов мы считаем авиационную промышленность. Например, они окажутся востребованы для изготовления легких и надежных деталей корпусов самолетов. Кроме того, они также могут использоваться для изготовления имплантатов в ортопедии и травматологии", – рассказал один из авторов работы, старший научный сотрудник Белгородского государственного университета Никита Степанов.

Большинство применяемых сегодня металлических материалов – это сплавы различной степени сложности. Они могут состоять как только из металлов, что характерно, к примеру, для дюраля или бронзы, так и из других типов веществ, ярким примером чего являются сталь и чугун.

Как правило, в большинстве уже существующих сплавов преобладает один конкретный элемент – к примеру, титан, железо или алюминий. Его свойства улучшаются благодаря добавлению небольшого количества других элементов. В последние годы физики, химики и материаловеды заинтересовались свойствами так называемых высокоэнтропийных сплавов, которые состоят из примерно равных количеств атомов пяти и более металлов.

Сплавы нового поколения

Степанов и его коллеги уже несколько лет изучают свойства подобных сплавов и разрабатывают методики по улучшению их характеристик. Ученые просчитывают, как их компоненты взаимодействуют между собой на атомном уровне. В частности, исследователи пытались выяснить, почему самые тугоплавкие версии подобных сплавов получаются не очень пластичными, из-за чего они быстрее разрушаются под действием нагрузок.

Просчитав свойства связей между атомами в одном из таких сплавов, который состоит из титана, циркония, гафния, ниобия и некоторых других элементов, ученые пришли к выводу, что его прочность можно улучшить, если добавить небольшое количество олова и тантала и убрать из него ниобий.

Последующие опыты с образцами получившихся сплавов показали, что те оказались гораздо пластичнее и лучше переносили нагрузки. Это было связано с тем, что мягкая фаза подобных сплавов при механическом воздействии постепенно сменяется более твердой.

По словам Степанова и его коллег, механические свойства будущих версий подобных сплавов будут еще лучше. Их свойства уже оптимизируют в лабораториях российских и украинских ученых. В ближайшее время специалисты рассчитывают представить новые версии этих соединений титана и других металлов.