25.12.2015

Создан сверхпрочный и легкий конструкционный материал

Технологию получения конструкционного материала с уникальными свойствами удалось разработать сотрудникам Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе вместе с коллегами из других университетов США. Композит на основе магния обладает высокими значениями удельной прочности и упругости. Полученный материал может использоваться для создания самолетов, космических аппаратов, автомобилей, а также мобильной электроники и биомедицинских устройств.

В качестве возможного способа увеличения прочности металлов в течение длительного времени рассматривается метод внедрения керамических частиц. Однако добавление керамических частиц микроскопического масштаба приводит к потере пластичности и обрабатываемости.

В то же время использование наночастиц, напротив, позволяет улучшать прочностные показатели при сохранении или даже улучшении пластичности металла. Однако наномасштабные керамические частицы имеют тенденцию слипаться вместо того, чтобы распределяться по расплаву равномерно.

Исследовательская группа, которую возглавил Сяочунь Ли (Xiaochun Li), смогла найти способ рассеивать и стабилизировать наночастицы в расплавленных металлах. Ею также был разработан масштабируемый метод производства, который может открыть дорогу производству более легких материалов с улучшенными характеристиками.

Чтобы воспрепятствовать слипанию керамических наночастиц, ученые направляли их в расплавленный магниево-цинковый сплав. Отсутствие слипания и стабилизация рассеивания зависели от кинетической энергии частиц.

Получившийся металлокерамический нанокомпозит содержит значительную долю керамических наночастиц карбида кремния размером менее 100 нм - 14% объема; остальные 86% составляет магний - металл в полтора раза легче алюминия. Исследователи подчеркивают, что магний - широко распространенный ресурс и рост объемов его использования не нанесет ущерба окружающей среде.

Новый материал демонстрирует рекордные уровни удельной прочности (отношения предела прочности на разрыв к плотности) и удельной упругости (отношения модуля Юнга к плотности). Его также характеризует превосходная стабильность при высоких температурах.

Максим Рославлев

Источники:

1. 22century.ru