Металлы с нанокристалической структурой


СТАБИЛЬНЫЙ СПЛАВ МЕТАЛЛОВ

С НАНОКРИСТАЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРОЙ


     Большинство металлов, которые нас окружают повседневно, начиная от широко распространенной стали, используемой в строительстве зданий, производстве автомобилей и даже кухонной посуды, заканчивая золотом и платиной, применяемых при производстве чипов для Вашего планшета или компьютера, состоят из кристаллов металла, образованных расположенными в определенном порядке атомами. В приведенных выше примерах металл  во многих случаях представляет собой плотноупакованную кристаллическую структуру, состоящую из множества частиц (кристаллов). Такие материалы при термическом воздействии являются нестабильными. Под действием высоких температур кристаллы металлов имеют тенденцию к росту, слиянию и изменению своих физических свойств. Однако, ряд исследователей нашли способ избежать этой проблемы. Они разработали сплавы, образованные из крошечных нанокристалов размером в несколько миллиардных долей  метра. Эти сплавы сохраняют свою структуру даже при долговременном воздействии высоких температур. Полученные результаты открывают огромные перспективы получения новейших высокопрочных и жаростойких конструкционных материалов, а так же являются теоретической основой для моделирования конкретных сплавов с нанокристалической структурой.

Металлы с нанокристалической структурой     Tongjai Chookajorn в соавторстве с Christopher Schuh, Danae и Vasilis на основании теоритического метода нахождения комбинаций металлов для стабильных сплавов, разработанного Heather Murdoch, успешно синтезировали сплав вольфрама и титана с устойчивым нанокристалическим строением. Полученный сплав имеет зерна 20нм и оставался стабильным в течение семи дней при температуре 1100 градусов Цельсия. Попытки по созданию сплавов с уменьшенными кристаллическими зернами в области металлургии проводятся довольно давно, как правило, опытным путем (селекцией), но значительного прорыва не наблюдается. Murdoch нашел новый подход к решению проблемы и разработал методику, которая фокусируется на размерах и границах зерен металлов с возможностью теоретического расчета сплавов стабильных нанокристалов.

     Дальнейшие фундаментальные исследования в этой области обладают огромным потенциалом в части создании сотен новых сплавов и придании традиционным материалам новых свойств. Например экспериментальный синтезированный сплав вольфрама и титана обладает исключительной ударопрочностью, и может найти применение в военной технике, защитной амуниции, автомобилестроении. Необходимые параметры нанокристалических материалов, такие как высокая коррозионная стойкость, жаропрочность, пластичность, твердость и многие другие можно будет вычислить по методу Murdoch и подобрать рабочие варианты. Получить материалы с крошечными кристаллическими зернами, которые будут оставаться стабильными и обладать определенными характеристиками из почти бесконечного числа возможных комбинаций и пропорций десятков металлических элементов, путем проб и ошибок, как это делается — почти невозможно, однако сейчас их можно будет просто рассчитать.