Исследователи разработали тугоплавкий сплав на базе ниобия, молибдена, тантала и ванадия, сохраняющий свои свойства в широком диапазоне температур.
Одним из достоинств нового сплава является легкость его обработки.
Новый материал будет интересен для создания компонентов авиадвигателей и энергетических установок.
«Полученный нами состав сочетает в себе высокую прочность и достаточную пластичность в диапазоне от комнатной температуры до тысячи градусов Цельсия. Он показал уникальную устойчивость к потере прочности при высоких температурах, превзойдя промышленные тугоплавкие и ранее известные композиционно-сложные сплавы», — пояснил ведущий инженер Санкт-Петербургского государственного морского технического университета (СпбГМТУ) Никита Юрченко.
Н. Юрченко, ученые из СпбГМТУ, а также специалисты «Сколтеха», совершили это открытие при теоретическом изучении свойств так называемых высокоэнтропийных сплавов — сложно устроенных комбинаций из нескольких тугоплавких металлов, в теории способных превзойти сплавы на базе никеля и титана по жаропрочности и долговечности.
За последние годы ученые создали несколько материалов подобного рода, не теряющих прочность даже при нагреве до температуры в две тысячи градусов Цельсия. Их применение пока ограничивается тем, что многие подобные сплавы часто имеют слишком низкую пластичность, из-за чего они легко разрушаются при деформации и плохо поддаются обработке.
Для решения этой проблемы российские ученые просчитали свойства множества сплавов на базе ниобия, молибдена, тантала и ванадия. Комбинация этих элементов, как предположили ученые, должна обладать высокой температурой плавления и при этом легко обрабатываться давлением при комнатной температуре.
Исследователи синтезировали предложенные сплавы с помощью вакуумно-дугового переплава и провели деформационную обработку — холодную прокатку.
Только четыре сплава показали хорошую обрабатываемость, тогда как остальные композиции разрушились при незначительной деформации.
Последующие тесты показали, что самыми интересными механическими свойствами обладает сплав, в котором процентное соотношение атомов ниобия, молибдена, тантала и ванадия составило 85:5:5:5.
По словам ученых, материал выдерживает значительно более высокие нагрузки, чем уже существующие тугоплавкие материалы, применяемые в промышленности, при этом он также он обладает высокой пластичностью и сохраняет 60% прочности при нагреве до температуры в тысячу градусов Цельсия. В этом отношении он превосходит большинство известных аналогов, что делает новый сплав особенно интересным для применения в аэрокосмической промышленности и энергетической отрасли, подытожили исследователи.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в International Journal of Refractory Metals and Hard Materials (прим. — Пресс-служба РНФ).
Источник информации — РНФ.
