Поиск - новости науки и техники

Прочен, как алмаз

Исключительно прочный и легкий материал на основе магния получен калифорнийскими материаловедами. С подробностями – издание UCLA Newsroom.
Созданный группой исследователей с факультета инженерии и прикладных наук имени Генри Самуэли при Калифорнийском университете Лос-Анджелеса (UCLA Henry Samueli School of Engineering and Applied Science) материал может найти применение в авиакосмической и автомобильной промышленности: это легкий структурный металл с очень высокой удельной прочностью, или соотношением жесткости к весу. Новый металл состоит из магния с наполнителем из керамических наночастиц карбида кремния. Подробности о его создании опубликованы в журнале Nature. “Известно, что наночастицы могут действительно увеличить прочность металлов, не влияя на их пластичность, особенно это касается легких металлов, таких как магний, но ранее не удавалось распределить керамические наночастицы в расплавленном металле равномерно”, – пояснил в пресс-релизе университета руководитель исследования Сяочунь Ли (Xiaochun Li). Магний – очень легкий металл, он легче даже алюминия. Карбид кремния – сверхпрочное керамическое соединение, используемое в промышленных резцах. Добавление большого количества частиц карбида кремния размером меньше 100 нм в магний прибавило ему прочности, жесткости, пластичности и жаростойкости. Внедрение керамических частиц для повышения прочности металлов теоретически рассматривается уже давно. Однако при инфузии микроразмерных частиц металлы теряли пластичность. Наночастицы, напротив, могут повысить их прочность при сохранении или даже улучшении пластичности. До сих пор препятствием для использования в этом процессе наночастиц было то, что они, как правило, слипаются, а не рассредоточиваются равномерно из-за склонности мелких частиц к взаимному притяжению.  
Полученный магниевый материал почти в пять раз прочнее магния в чистом виде и по своей твердости не уступает алмазу. Для его создания была придумана специальная распылительная установка, которая запускала частицы в жидкий магниево-цинковый сплав, при этом распределение наночастиц происходило за счет кинетической энергии их движения. Это, как пояснили авторы, стабилизировало процесс дисперсии и предотвращало слипание. В то же время установка не наращивает концентрацию наночастиц в расплаве, а уменьшает в нем концентрацию металла, испаряя цинк и магний, имеющие гораздо меньшие температуры плавления, чем карбид кремния. Таким образом достигается равномерное распределение наночастиц по будущему слитку металла.
Как отмечают создатели нового металлического нанокомпозита, природные ресурсы магния велики и расширение масштабов его использования не нанесет ущерба окружающей среде.

Нет комментариев