Специалисты Университета МИСИС создали инновационный композитный материал, обладающий высокой прочностью, износоустойчивостью и термостойкостью. Благодаря включению наночастиц оксида алюминия, сплав стал прочнее и менее подвержен окислению. Материал имеет большой потенциал для внедрения в авиационную отрасль, энергетику и машиностроение, говорится на сайте учебного заведения.
Стандартные стали и сплавы часто утрачивают прочность при повышенных температурах, сокращая срок эксплуатации изделий и повышая вероятность поломок. Сегодня промышленность остро нуждается в материалах, сохраняющих стабильность характеристик даже при высоком уровне температуры и давления. Именно поэтому специалисты ведут активные поиски инновационных решений, сочетающих прочность, надежность и долгий срок службы.
«Одним из самых перспективных материалов считается высокоэнтропийный сплав, состоящий, как правило, из пяти и более металлов, концентрация которых находится в интервале от 5 до 35 ат. %. Такое сочетание создает особую микроструктуру, благодаря которой сплавы отличаются высокой твердостью и стабильностью при нагреве. Однако даже они могут разрушаться из-за трещин и окисления при длительной работе», — комментирует Дмитрий Штанский, директор научно-исследовательского центра «Неорганические наноматериалы» НИТУ МИСИС.
Российские специалисты нашли способ увеличить надежность жаропрочных сплавов. Они внедрили в сплав из хрома, железа, кобальта, никеля и меди микроскопические частицы оксида алюминия размером всего несколько десятков нанометров. Распределенные по структуре материала, они защищают металл от проникновения кислорода, главного разрушителя при высокотемпературных нагрузках.
Новый материал показал значительный прирост прочности (29%), твердости (27%) и шестикратное повышение износостойкости. Нагрев до 750 °C уменьшил скорость окисления вдвое. После продолжительного воздействия тепла материал сохраняет гибкость и не трескается при сдавливании. Улучшения объясняются структурой: наночастицы оксида алюминия связывают зернистую решетку и тормозят перемещение кислородных атомов, предотвращая появление трещин. Этот метод обеспечивает гармоничное сочетание прочности и эластичности.
По словам экспертов, разработанный композит перспективен для создания элементов, работающих в сложных условиях — при больших механических нагрузках и резких колебаниях температуры. Его можно применять при производстве деталей турбин и компрессоров, клапанов двигателей, сопел, защитных покрытий и контактных поверхностей электрооборудования.
Ранее российские ученые открыли новый источник тока. Подробнее о нем рассказали в другом материале Hi-Tech Mail.
