Группа ученых из Университета штата Аризона, Исследовательской лаборатории армии США, Университета Лихай и Университета штата Луизиана разработала революционный сплав на основе меди, который отличается высокой термической стабильностью и механической прочностью.
Новый сплав, получивший название Cu-3Ta-0.5Li, представляет собой объемный нанокристаллический материал. Он обладает удивительной устойчивостью к укрупнению зерен и ползучести даже при температурах, близких к точке плавления. Профессор Киран Соланки из Инженерных школ Ира А. Фултона отмечает, что их подход к созданию сплава имитирует механизмы упрочнения, наблюдаемые в суперсплавах на основе никеля.
Особое внимание в исследовании было уделено требованиям аэрокосмической и оборонной промышленности, где необходимы материалы, сочетающие прочность, долговечность и термостойкость для высокоскоростных полетов и вооружения. Профессор Соланки подчеркивает важность нестандартного подхода к решению инженерных задач.
Превосходные свойства нового сплава обусловлены его уникальной наноструктурой, в которой упорядоченные осадки меди и лития окружены богатым танталом атомным бислоем. Добавление ровно половины процента лития в ранее несмешиваемую систему Cu-Ta меняет морфологию осадка, превращая сферообразные структуры в стабильные кубоидальные, что значительно улучшает термические и механические характеристики сплава.
Исследование показало, что сплав Cu-3Ta-0.5Li сохраняет стабильность при температуре 800 °C в течение более 10 000 часов с минимальной потерей прочности на разрыв. При комнатной температуре сплав достигает предела текучести 1120 МПа, что превосходит существующие коммерческие медные сплавы. Кроме того, Cu-Ta-Li демонстрирует значительно меньшую ползучесть по сравнению с традиционными сплавами Cu-Ta.
Это открытие открывает новые горизонты для разработки медных сплавов следующего поколения в аэрокосмической, энергетической и оборонной отраслях. Потенциальные области применения включают теплообменники, высокопроизводительные электрические компоненты и конструкционные материалы, требующие долговечности в экстремальных условиях, сообщает журнал Science.