Учёные из Корейского научно-исследовательского университета POSTECH разработали уникальный высокопрочный сплав, способный сохранять свои механические свойства в экстремальных условиях — от –196 °C до +600 °C. Это достижение открывает новые перспективы для применения материала в авиакосмической, автомобильной и энергетической промышленности.
Исследование было проведено под руководством профессора Хён Соп Кима из кафедры материаловедения и инженерии POSTECH, а также специалистов Градуированного института черных металлов и кафедры машиностроения. Результаты работы опубликованы в международном научном журнале Materials Research Letters.
Проблема зависимости свойств металлов от температуры
Большинство используемых сегодня металлических материалов чувствительны к температурным изменениям. Например, стальные или алюминиевые конструкции могут терять пластичность на морозе или деформироваться при высоких температурах. В связи с этим традиционные сплавы разрабатываются под конкретные условия эксплуатации и не подходят для применения в средах с резкими или экстремальными перепадами температур.
Концепция «Гиперадаптера»
Для решения этой задачи исследователи предложили принципиально новый подход, названный концепцией «Гиперадаптера». Он заключается в создании материала, способного сохранять стабильные механические характеристики вне зависимости от внешних условий. В рамках этой идеи был создан никелевый высокопробный сплав (high-entropy alloy, HEA), обладающий исключительной устойчивостью к температурным воздействиям.
Особенности нового сплава
Новый никелевый высокопробный сплав демонстрирует почти неизменную прочность и пластичность в диапазоне от криогенных температур (–196 °C) до высоких (+600 °C). Такая стабильность достигается благодаря равномерно распределённым наночастицам L1₂-типа, играющим роль внутреннего армирующего каркаса. Эти частицы препятствуют деформации материала, в то время как его микроструктура обеспечивает равномерное распределение напряжений при любом режиме температур.
Возможные области применения
Разработка представляет особую ценность для отраслей, где оборудование подвергается резким или экстремальным температурным нагрузкам: авиационные и ракетные двигатели, выхлопные системы автомобилей, турбины электростанций, трубопроводы и другие элементы инфраструктуры. Благодаря своей устойчивости новый материал может повысить надёжность и безопасность конструкций в сложных условиях эксплуатации.
«Наш сплав преодолевает ограничения существующих материалов и открывает новое поколение температурно-независимых металлических сплавов», отметил профессор Ким. «Концепция "Гиперадаптера" задаёт новый вектор в разработке материалов, которые сохраняют стабильные механические свойства даже в самых жестких условиях».
Поддержка и дальнейшие перспективы
Исследование получило поддержку Министерства науки и информационно-коммуникационных технологий Южной Кореи в рамках программы развития нано- и материаловедческих технологий, а также корпорации Hyundai Motor Group.
Ожидается, что новый материал станет основой для создания более долговечных и эффективных конструкций в будущих проектах высокотехнологичных отраслей.
