Надміцний сплав CoAl: прорив у пластичності змінить авіацію

Дослідники з Університету Пердью та Університету Г’юстона знайшли спосіб подолати головний недолік інтерметалідів — крихкість за кімнатної температури. Їхній новий сплав CoAl демонструє межу плинності у 6 ГПа, що у 6–10 разів міцніше за високоміцну конструкційну сталь, і при цьому здатен витримувати до 15% пластичної деформації під час стискання.

Інтерметаліди, як-от CoAl, мають упорядковану кристалічну решітку, що забезпечує виняткову міцність, термостійкість і опір повзучості. Це робить їх незамінними для реактивних двигунів, газових турбін та енергетичних систем. Однак через надзвичайну крихкість за звичайних умов виготовлення складних деталей було майже неможливим — матеріал міг раптово зруйнуватися.

Ключем до розв’язання став метод магнетронного розпилення. Замість традиційного лиття з розплаву, матеріал формують із парової фази. Цей нерівноважний процес дозволяє штучно ввести в структуру високу щільність дислокацій — мікроскопічних зсувів у кристалічній ґратці, які дають металу змогу деформуватися, а не тріскатися. Додатково дослідники створили каркас з аморфних інтерфейсів (FAI) — гнучких внутрішніх меж, які під час навантаження частково кристалізуються, сприяючи зародженню нових дислокацій.

Випробування всередині сканувального електронного мікроскопа підтвердили унікальні характеристики сплаву. Він зберігає пластичність навіть за кімнатної температури, що є рідкістю для інтерметалідів. Це означає, що з нового матеріалу можна виготовляти лопаті турбін та елементи авіаційних двигунів, здатні витримувати вищі швидкості обертання та відцентрові навантаження. Як наслідок, підвищується ефективність техніки в аерокосмічній, оборонній та енергетичній галузях.

Наступним кроком команда планує масштабувати технологію для промислового виробництва об'ємних нанокомпозитів та перевірити метод на інших типах інтерметалідів. Результати дослідження опубліковані в журналі Science Advances.