Nová superzliatina 2x pevnejšia ako oceľ môže transformovať celý priemysel

 

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Nová zliatina typu RHEA vykazuje výnimočnú pevnosť a je až trikrát pevnejšia než hliník.

• Výskumníci použili novátorský proces pomalšieho zahrievania pri nižších teplotách, čo znižuje energetickú náročnosť.

• Materiál je tvorený špeciálnou kombináciou kovov a je schopný deformácie bez toho, aby praskol.

Spájanie rôznych kovov s cieľom vytvoriť pevnejšie a odolnejšie zliatiny si v tradičnom priemysle vyžaduje extrémne vysoké teploty. Vedci z Monash University v Austrálii však zistili, že úplne odlišný prístup môže priniesť lepšie výsledky pri spotrebe oveľa menšieho množstva tepla.

Podarilo sa im vyrobiť vôbec prvý veľký a súvislý kus žiaruvzdornej vysokonapäťovej zliatiny s označením RHEA. Tento materiál vykazuje pevnosť v tlaku viac ako 2 gigapascaly, čo prekonáva bežné štandardy. Vyvinutá superzliatina je dvakrát pevnejšia ako oceľ a trikrát pevnejšia ako hliník, pričom jej výroba je potenciálne jednoduchšia a lacnejšia na priemyselné škálovanie.

Pozostáva z presne vyváženej kombinácie piatich kovov, ktorými sú titán, hafnium, tantal, niób a zirkón. Kľúč k úspechu spočíva v procese riadeného a pomalšieho zahrievania pri nižších teplotách, než aké sa používajú pri tavení kovov v konvenčnej metalurgii. Počas tohto pomalého procesu sa atómy jednotlivých prvkov usporiadali do silne prepojenej štruktúry.

Táto štruktúra pozostáva z troch odlišných zložiek s nanokryštálmi v rôznych periodických usporiadaniach. Výskumný tím zdôraznil, že hlavným objavom je schopnosť atómov samostatne sa organizovať do bezchybných štruktúr vo veľkom a súvislom kuse kovu.

Nejde teda len o tenký povlak, film alebo mikroskopickú vzorku, ale o reálne využiteľný objemový materiál. Tento prístup sa zásadne líši od doterajšieho vývoja zliatin, kde bola pozornosť venovaná takmer výhradne samotnému chemickému zloženiu.

Výsledný produkt vďaka svojej unikátnej atómovej architektúre nevykazuje žiadne vnútorné chyby a zároveň si zachováva vysokú tvárnosť. To znamená, že sa dá ohýbať, naťahovať alebo deformovať bez toho, aby došlo k jeho zlomeniu či prasknutiu. Výskumná práca tímu, ktorú uverejnil odborný časopis Science, otvára cestu k udržateľnejšej a efektívnejšej výrobe nových materiálov.

Zdroj foto: Monash University

Výsledky tohto bádania môžu ovplyvniť priemysel na desiatky rokov dopredu, od letectva až po pokročilé energetické systémy. Pred vedcami však stále stojí množstvo práce, keďže zliatina obsahuje veľmi nákladné suroviny. Titán je drahší ako oceľ a ďalšie pridané prvky patria medzi mimoriadne nákladné kovy na trhu.

Výskum sa preto teraz zameriava na hlbšie pochopenie interakcií na úrovni atómov, ktoré spôsobujú vznik týchto nanostruktúr. Cieľom je detailne porozumieť tomu, ako sa materiál vyvíja a správa počas celého procesu zahrievania, aby bolo možné nájsť aj ekonomicky dostupnejšie alternatívy.

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Nová superzliatina RHEA kombinuje extrémnu pevnosť s tvárnosťou a jej energeticky úspornejšia výroba môže transformovať letecký a energetický priemysel.

Zdroj: newatlas.com foto: ChatGPT

Zobrazit Galériu