俄羅斯別爾哥羅德國立研究型大學(xué)科研人員近日開發(fā)出新一代燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的獨(dú)特合金，即高熵金屬合金，這種合金具有超高強(qiáng)度和良好的延展性。
現(xiàn)代燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)必須具有很高的能源效率，但研究表明，使用鎳鈦合金作為這種發(fā)動(dòng)機(jī)的材料已不可能大幅度提高該指標(biāo)，而耐火的高熵合金被認(rèn)為是目前世界上現(xiàn)有高溫材料中有良好應(yīng)用價(jià)值的替代品。高熵合金通常由4到5種或更多的含有相當(dāng)比例鋁和硅添加劑的難熔金屬組成，它在極高的溫度下具有高超的強(qiáng)度。然而，大多數(shù)這樣的合金在室溫下的延展性很差，同時(shí)，通常情況下使用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)方法(例如熱處理)來控制耐火高熵合金的結(jié)構(gòu)和性能也是不可能的。
別爾哥羅德國立研究型大學(xué)的科研人員找到了解決該問題的方法：由他們制造的高熔點(diǎn)、高熵合金同時(shí)具有獨(dú)特的超高強(qiáng)度和良好的延展性。
該大學(xué)材料學(xué)和創(chuàng)新工藝研究所立體納米結(jié)構(gòu)材料實(shí)驗(yàn)室研究員尼基塔·尤爾琴科說：“我們的研究表明，可以通過簡單的熱處理技術(shù)對鈦、鈮、鉿和鋁材料的機(jī)械性能進(jìn)行微調(diào)。例如，需要進(jìn)行高溫退火才能獲得可塑性，在室溫下利用較低的溫度進(jìn)行熱處理可使合金的強(qiáng)度提高50%，而延展性塑性卻沒有明顯下降。”
尼基塔·尤爾琴科認(rèn)為，合金的多元素性質(zhì)以及其組成元素之間的復(fù)雜關(guān)系是在強(qiáng)度顯著提高的情況下保持材料足夠延展性的原因。他稱，由于強(qiáng)度和延展性的獨(dú)特結(jié)合，這樣的合金可用于制造燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片和盤片。
據(jù)悉，科研人員將繼續(xù)研究這種新合金材料的性能特征，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)用性評(píng)估。
總編輯圈點(diǎn)
一般我們說合金，主要金屬大概只有一到兩種，因?yàn)橐郧坝^點(diǎn)認(rèn)為，組成合金的金屬元素多了之后，反而會(huì)惡化性能。但高熵合金刷新了人們認(rèn)知，它可以由多達(dá)5種甚至更多的金屬形成，擁有一般材料難以企及的理想特性，是以高熵合金才在材料科學(xué)及工程領(lǐng)域被青睞有加。其實(shí)，高熵合金和傳統(tǒng)合金，從設(shè)計(jì)理念到性能性質(zhì)已經(jīng)是兩個(gè)“世界”的合金了，但如果想將其實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，還需要在材料制備上更有組織、性能上也更穩(wěn)定才行，這也為工程師們提供了更大的研究空間。
