Новый алюминиевый сплав оказался прочнее стали

Группа исследователей из нескольких университетов Австралии, России и США сумела создать алюминиевый сплав, который, сохраняя присущую алюминию лёгкость, выдерживает нагрузку как высокопрочная сталь, сообщает Мембрана.

За основу авторы опыта взяли «авиакосмический» алюминиевый сплав марки 7075, содержащий магний, цинк и ряд других добавок. В зависимости от тонкостей состава и обработки распространённые вариации 7075-го сплава обладают пределом текучести от 145 до 476 мегапаскалей.

Тонкий диск из такого материала физики подвергли скручиванию при давлении около 60 тысяч атмосфер (high-pressure torsion). Далее учёные оставили образец на месяц при комнатной температуре, для естественного старения. Измерив предел текучести, исследователи получили значение около одного гигапаскаля, что близко к показателям высокопрочных сталей и даже превышает соответствующий параметр для некоторых марок.

Применив атомно-зондовую томографию (atom probe tomography), ученые выяснили, что в обработанном сплаве возникла иерархическая структура. Размер кристаллического зерна уменьшился до десятков нанометров, а атомы цинка и магния собрались в субнанометровые и нанометровые кластеры различной формы, в зависимости от того, расположились они внутри зерна или на его границах.

Только одна смена структуры, без изменения химического состава материала, увеличила его прочность в разы, отмечает журнал Science. Зёрна алюминия в нем хорошо подогнаны друг к другу, при этом добавки в сплав играют роль цемента в кирпичной кладке.

Детали взаимодействия атомов ещё предстоит разобрать. То, что ученым уже удалось узнать, они изложили в статье в Nature Communications. Физики считают, что такой сплав пригодится там, где необходимо сочетание низкого веса с очень высокой прочностью: в пластинах для бронежилетов, небольших, но ответственных деталях машин или в медицинских имплантатах.

В работе над суперсплавом приняли участие Максим Мурашкин и Руслан Валиев из Института физики перспективных материалов Уфимского государственного авиационного технического университета.