Исследователи нашли способ сделать сплав более крепким и менее плотным, а значит, и более легким. Первое, что приходит на ум, это уменьшение веса транспортных средств, что повысит экономичность. Не радикально, впрочем — в среднем, на каждые два литра бензина будет приходиться один дополнительный километр. О разработке сообщает журнал Science.
Разработчики смогли найти идеальный баланс веса стали и ее прочности. Как правило, облегчение веса делает легкие материалы мягкими, а прочные — хрупкими. Скажем, стекло материал прочный, но хрупкий, и если вы попробуете согнуть пополам изделие из стекла или растянуть, вряд ли у вас это получится, а вот стоит только бросить его на пол, как оно разобьется.
Одним из способов сделать сталь легче является добавление алюминия. Этот металл образует сверхпрочное соединение с железом, входящим в состав сплава. Это позволяет добиться желаемого результата, — снизить вес, — но одновременно сталь становится и более хрупкой.
Для того чтобы сделать обойти эти ограничения, исследователи под руководством профессора Хансу Ким (Hansoo Kim) из Университета науки и технологий города Пхохан (Южная Корея) добавили в него никель. Идея в том, что алюминий, проникая в металл, должен образовать нанокластеры вместо длинных связок. Эти кластеры слишком малы, чтобы стать причиной хрупкости получившегося сплава, но, одновременно, сохраняются и прочность и легкость алюминия.
Ученые провели лабораторное исследование с использованием электронных микроскопов, чтобы удостовериться в том, что нанокластеры сформировались. Затем они подвергли материал перегрузкам. Это позволило доказать, что он крепче чем обычная сталь и в то же время менее хрупкий. По словам специалиста в области металлургии П. Крис Писториуса (P. Chris Pistorius) из университета Карнеги-Меллон в Пенсильвании (США), это значительный шаг вперед, но этот эксперимент не опирается на то, как сталь «работает».
В чем новый материал не знает себе равных, так это в стоимости. Обычно облегченные металлические сплавы стоят на порядок дороже своих обычных «коллег». Например, титановые сплавы являются слишком дорогими для того чтобы их можно было использовать для строительства пассажирских транспортных средств. Но сталь, произведенная по новой технологии может стоить практически столько же, сколько и обычная, по оценкам Алана Рассела (Alan Russell) из университета штата Айова (США). Так что производители автомобилей смогут без ущерба перейти на использование нового материала. Легкая и прочная сталь — это воплощенная мечта любого инженера.
Ранее портал Научная Россия писал о разработках российских исследователей: титане с низкой радиактивностью и первом образце металлического бериллия.
