На Урале нашли эффективный способ создания сплава будущего
28.10.2025 07:00
Результаты исследования были опубликованы в журнале Journal of Alloys and Compounds.
Новый сплав, разработанный учеными, обладает уникальными свойствами, позволяющими ему работать при высоких температурах и в агрессивных химических средах, где обычные материалы быстро теряют свои качества и выходят из строя. Это открывает новые перспективы для использования материала в условиях экстремальных нагрузок.По мнению ученых, новый сплав отличается не только высокой прочностью, но и термической стабильностью, что делает его идеальным выбором для применения в сферах, где требуется надежный и долговечный материал.Высокоэнтропийные сплавы отличаются от традиционных материалов, таких как сталь или бронза, тем, что они состоят из пяти или более элементов, смешанных в примерно равных долях. Это является ключевым фактором, определяющим их уникальные свойства и структуру. Такие сплавы представляют собой сложную систему, где каждый элемент играет свою роль в формировании общих характеристик материала.Изучение технологий создания высокоэнтропийных сплавов позволяет понять процессы формирования однородной кристаллической решетки в материале. Это формирование кристаллической структуры является основой для придания сплаву уникальных механических и физических свойств. Авторы исследования подчеркнули, что именно эта структура обуславливает особенности поведения высокоэнтропийных сплавов в различных условиях эксплуатации.Таким образом, высокоэнтропийные сплавы представляют собой интересный объект изучения в материаловедении и инженерии. Их уникальные характеристики и структура открывают новые возможности для создания материалов с оптимальными свойствами для различных применений.Профессор кафедры "Материаловедение и физико-химия материалов" ЮУрГУ Евгений Трофимов подчеркнул, что создание сплавов из недорогих оксидов металлов становится все более популярным в современном мире. Он отметил, что преимущество нового подхода заключается в его экономической выгоде, так как процесс синтеза становится менее затратным. Энергия, выделяющаяся в ходе реакций, используемых при синтезе, делает этот метод более эффективным, чем сплавление чистых компонентов в вакуумных печах.По мнению профессора, практическая значимость данной разработки огромна. Новый метод синтеза сплавов открывает перспективы для создания более доступных и функциональных материалов. Этот подход может стать ключевым в развитии промышленности и технологий, обеспечивая эффективное использование ресурсов и снижение затрат на производство материалов.В сфере авиации и космонавтики сплавы находят широкое применение при изготовлении деталей, подвергаемых значительным нагрузкам, таких как лопатки турбин и сопла ракетных двигателей. В то же время, в области машиностроения сплавы используются для создания компонентов оборудования, работающих в агрессивных условиях химической промышленности при высоких температурах и воздействии коррозионных сред.Эксперты университета и академического института считают, что внедрение новых материалов не только повысит надежность и продолжительность эксплуатации техники, но также значительно сократит общий вес конструкций. Этот фактор играет ключевую роль в аэрокосмической сфере, где важно обеспечить оптимальное соотношение прочности и лёгкости для повышения эффективности и безопасности полётов.Исследование нового сплава, основанного на сложной системе из пяти компонентов - алюминии, титане, цирконии, ванадии и ниобии, началось с проведения первого этапа научной работы в Южном Уральском государственном университете. Ученые успешно определили возможность формирования стабильного твердого раствора с повышенным содержанием алюминия, что позволило избежать дорогостоящих экспериментов "вслепую" и перейти к этапу синтеза. Этот результат стал ключевым для дальнейших исследований и разработки нового материала.Новый сплав, полученный методом алюмотермического синтеза, был разработан в Институте металлургии имени академика Н.А. Ватолина Уральского отделения РАН (ИМЕТ УрО РАН). Этот метод синтеза позволил создать материал с уникальными свойствами, который может найти применение в различных областях промышленности и науки. Результаты исследования открывают новые перспективы для развития материалов и технологий, обеспечивая основу для будущих инноваций и открытий в области металлургии.Ученые решили использовать оксиды металлов вместо чистых металлов, так как это более экономичный подход. Реакция алюминия с оксидами металлов позволяет извлечь кислород и получить чистые металлы. Этот процесс не только восстанавливает металлы из их оксидов, но и формирует однородный расплав, который после застывания образует слиток высокоэнтропийного сплава.Проведенные лабораторные испытания подтвердили высокое качество нового материала. После термической обработки его твердость достигает 670 единиц по шкале Виккерса, что сопоставимо с показателями закаленной стали. Однако, в отличие от стали, новый сплав сохраняет свою прочность даже при повышенных температурах. Температура его плавления превосходит показатели многих существующих жаропрочных материалов.На сегодняшний день ученым ЮУрГУ и ИМЕТ УрО РАН удалось успешно решить две важные задачи в области разработки материалов. Они не только создали экономически выгодную и технологичную методику для производства сложного многокомпонентного материала, но и разработали сплав, который сочетает в себе легкость, высокую прочность и устойчивость к экстремальным условиям, отметил Трофимов.В настоящее время перед исследователями стоит важная задача - изучение влияния добавок других элементов на структуру и свойства сплава. Они также работают над оптимизацией технологических процессов для масштабирования производства и проведением испытаний в реальных условиях эксплуатации. Эти шаги направлены на расширение области применения материала и улучшение его характеристик для различных отраслей промышленности.Исследования ученых открывают новые перспективы для использования разработанного сплава в различных отраслях промышленности, таких как авиационная, автомобильная, энергетическая и другие. Развитие данного материала может привести к созданию более эффективных и надежных конструкций, способных выдерживать сложные условия эксплуатации и повышать общую производительность производственных процессов.Источник и фото - ria.ru
