Zliatina Nb45Ta25Ti15Hf15 nepraskne ani pri extrémnych teplotách

Tím výskumníkov z Národného laboratória Lawrencea Berkeleyho a Kalifornskej univerzity v Berkeley v spolupráci so skupinami z Kalifornskej univerzity v Irvine a Texaskej univerzity A&M objavil kovovú zliatinu zloženú z nióbu, tantalu, titánu a hafnia, ktorá vykazuje pôsobivú pevnosť a húževnatosť pri extrémnych teplotách. Táto kombinácia vlastností by mohla otvoriť cestu k vývoju pokročilých materiálov pre motory novej generácie, ktoré pracujú s vyššou účinnosťou.

Zliatina známa ako Nb45Ta25Ti15Hf15 patrí do novej triedy kovov nazývaných žiaruvzdorné zliatiny s vysokou alebo strednou entropiou (RHEA/RMEA). Na rozdiel od tradičných zliatin sa RHEA/RMEA vyrábajú zmiešaním takmer rovnakých množstiev kovových prvkov s vysokou teplotou tavenia, čo vedie k jedinečným vlastnostiam, ktoré vedci ešte stále odhaľujú.

Zatiaľ čo väčšina RMEA je krehká, zliatina Nb45Ta25Ti15Hf15 vykázala výnimočnú húževnatosť, ktorá pri izbovej teplote prekonáva dokonca aj kryogénnu oceľ. Vedci hodnotili pevnosť a húževnatosť zliatiny pri rôznych teplotách od -196 °C do 1200 °C. Zistili, že zliatina vykazuje vysokú pevnosť pri nízkych teplotách a zachováva si pôsobivé hodnoty v celom rozsahu teplôt.

Vedci takisto zistili, že húževnatosť zliatiny je odvodená od vzácnej chyby nazývanej kink band (lomový pás), ktorá vzniká, keď sa kryštál pod pôsobením sily zrúti a ohne. Tieto lomové pásy rozdeľujú poškodenie mimo trhlín, čím zabraňujú lomu a vedú k vysokej lomovej húževnatosti.

Pred použitím tejto zliatiny v praktických aplikáciách, ako sú turbíny prúdových lietadiel alebo dýzy rakiet, je však potrebný ďalší výskum a technické testovanie. Strojní inžinieri potrebujú hlbšie pochopiť, ako sa materiál správa, skôr než ho zavedú do reálnych scenárov. Napriek tomu táto štúdia dokazuje potenciál zliatiny Nb45Ta25Ti15Hf15 pri konštrukcii motorov budúcnosti.

Zdroj: phys.org.