Российские ученые получили прочный сплав из пяти металлов

Российские ученые совместно с украинскими специалистами получили легированный сплав кобальта, хрома, железа, никеля и марганца. Такой сплав не теряет своей прочности и пластичности даже при температуре −195°C. С подробностями можно ознакомиться в Journal of Alloys and Compounds.

Высокоэнтропийные сплавы — это сплавы из 4-5 и более основных компонентов. В отличие от обычных, металлы в высокоэнтропийных сплавах содержатся в приблизительно равных пропорциях. В этих сплавах может образовываться простая структура твердого раствора, в которой атомы всех пяти разных элементов случайно расположены в кристаллической решетке.

Ученые попытались улучшить механические свойства сплава CoCrFeNiMn. Полученный сплав оказался достаточно пластичным и вязким даже при температуре жидкого азота (−195,75 °C), благодаря чему его очень тяжело разрушить. Однако предел текучести сплава — максимальное напряжение, которое к нему необходимо приложить, чтобы он начал деформироваться — относительно невелик. Чтобы повысить эту характеристику, исследователи дополнительно легировали сплав, изменив его состав, и провели термомеханическую обработку, то есть деформировали и нагревали сплав, чтобы получить более мелкую и, соответственно, более прочную структуру.

«Мы добавили к сплаву CoCrFeNiMn один процент углерода — это количество было определено как оптимальное на основе предыдущих исследований, — и подвергли полученный сплав термомеханической обработке, чтобы получить в нем мелкую структуру. В результате полученный сплав с углеродом показал приблизительно вдвое большую прочность по сравнению с «исходным» сплавом CoCrFeNiMn при сравнимой пластичности», – объясняет старший научный сотрудник Белгородского государственного университета, кандидат технических наук и автор работы Никита Степанов. По словам эксперта, изучение структуры сплавов в различных состояниях современными методами электронной микроскопии помогло определить, как углерод влияет на поведение сплава при деформации. Работа поддержана грантом Российского научного фонда (РНФ).

Благодаря свойствам этих сплавов их можно применять при создании реактивных двигателей для авиации, при строительстве ядерных реакторов и в медицине — в качестве материала для имплантов.