14.09.2025, 19:12
Evgenia Vavilova
555

Физики поняли, как оставить сплав металлов пластичным при -186 градусах Цельсия

❋ 4.5

Обычно исследователям приходится искать компромисс между прочностью и пластичностью сплавов. При низких температурах сохранить пластичность особенно сложно, но ученые нашли способ.

(a) ПЭМ-изображение сплава CoNiV-AlTi при криогенной температуре и 30 процентной деформации. Желтым — высокая плотность микрополос сдвига; (b) ПЭМ-изображение и (c) соответствующее сформированное обратным преобразованием Фурье изображение области с изображения (a). Выделены полосы скольжения, состоящие из дефектов упаковки внутри микрополос сдвига, и разрушение этими дефектами дальнего порядка в структуре. Это указывает на то, что скольжение дислокаций через упорядоченную кристаллическую решётку в процессе деформации вызывает постепенный переход «порядок-беспорядок»; (d) Схематическая диаграмма, иллюстрирующая механизм пластической деформации в сплаве CoNiV-AlTi. Синим — дальний порядок, зеленым — ближний порядок, фиолетовым — полосы скольжения, черным — размножение дислокаций, голубым — образовавшиеся микрополосы, красным — дефекты упаковки. / © Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09458-1
(a) ПЭМ-изображение сплава CoNiV-AlTi при криогенной температуре и 30 процентной деформации. Желтым — высокая плотность микрополос сдвига; (b) ПЭМ-изображение и (c) соответствующее сформированное обратным преобразованием Фурье изображение области с изображения (a). Выделены полосы скольжения, состоящие из дефектов упаковки внутри микрополос сдвига, и разрушение этими дефектами дальнего порядка в структуре. Это указывает на то, что скольжение дислокаций через упорядоченную кристаллическую решётку в процессе деформации вызывает постепенный переход «порядок-беспорядок»; (d) Схематическая диаграмма, иллюстрирующая механизм пластической деформации в сплаве CoNiV-AlTi. Синим — дальний порядок, зеленым — ближний порядок, фиолетовым — полосы скольжения, черным — размножение дислокаций, голубым — образовавшиеся микрополосы, красным — дефекты упаковки. / © Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09458-1

В межзвездном пространстве температура может опускаться до -270 градусов Цельсия, а на Земле при сильном охлаждении изучают материалы для квантовых технологий, сверхпроводимости, и хранят биологические образцы. Большинство металлов в таких условиях хоть и остаются прочными, становятся хрупкими. Это значит, что они выдерживают нагрузку, но не растяжения, сгибание и смену формы.

Противоположность хрупкости — пластичность, способность выдерживать растяжение. У золота эта характеристика высокая, поэтому его можно раскатывать в тончайшие листы и проволоки.

В новом исследовании физики рассказали, как заставили сплав на основе кобальта, никеля и ванадия оставаться и прочным, и пластичным при низких температурах. Подробности процесса исследователи описали в статье в журнале Nature.

Традиционные методы упрочнения сплавов не приносили достаточно значимых результатов для соединений, используемых в экстремальном холоде. Физики создали новый способ проектирования металлических сплавов. В процессе внутри формируются два типа упорядоченных атомных структур. Одни сформировали химически, вторые — механически.

Химически созданные структуры назвали субнанометровая организация близкого порядка. Она выглядит как крошечные островки упорядоченных атомов, сформированные в основном воздействием температуры. Созданная механическими методами структура — нанометровая организация дальнего порядка. Их сочетание позволило атомам внутри сплава самоорганизоваться на нескольких масштабах.

Свойства сплавов при температуре 87 Кельвинов / © Nature, 2025. DOI: 10.1038/s41586-025-09458-1

Полученный в результате экспериментов сплав на основе кобальта, никеля и ванадия исключительно прочен и вязок при температурах до -186 градусов Цельсия (87 Кельвинов). Ученые считают, что их разработка сможет применяться прежде всего в аэрокосмической индустрии, но также найдет множество применений и в других отраслях на Земле.

Он позволит создавать более прочные космические аппараты и более безопасную и надежную инфраструктуру — трубы и резервуары для сжиженного природного газа. А описанный в статье подход к проектированию материалов пригодится и для других типов сплавов.

«Наши результаты подчеркивают влияние дуплексного химического упорядочивания на механические свойства сложных сплавов и предлагают руководства для управления этими состояниями упорядочивания, чтобы улучшить их механические характеристики для криогенных применений», — написал Шань-Дун Ту (Shan-Tung Tu), один из авторов исследования.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl (Cmd) + Enter.
Evgenia Vavilova
Пишет в основном о физике и химии, любит нанотехнологии, шестиугольники и утконосов.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
9 сентября, 22:44
Александр Березин

Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?

12 сентября, 09:45
Любовь С.

Превратив почти 30 лет наблюдений за сверхмассивной черной дырой в видео, астрономы выяснили, что яркие участки в джете движутся совсем не так, как считалось раньше.

11 сентября, 17:29
Елизавета З.

«Яндекс» выложил в открытый доступ Alice AI Search Pretrain — свою компактную языковую модель, обученную с нуля. Она обладает обширными знаниями и способна быстро давать содержательные ответы даже при большом количестве запросов.

9 сентября, 22:44
Александр Березин

Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?

8 сентября, 12:27
Росатом

Особо чистый германий — полупроводниковый материал с минимальным содержанием примесей, который активно используют в ядерной физике, медицине и оборонной промышленности. Российские ученые предложили новую технологию, позволяющую получить монокристаллы германия особой чистоты.

11 сентября, 10:25
Александр Березин

Современная космология до недавнего времени опиралась на так называемый космологический принцип, по которому у Вселенной нет какого-то выделенного направления. И наблюдатель в любой ее точке должен видеть однородную в этом смысле картину. Астроном из Северокавказской астрофизической обсерватории показал, что это не так даже для очень древней Вселенной.

9 сентября, 22:44
Александр Березин

Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?

28 августа, 15:43
Татьяна Зайцева

Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.

19 августа, 18:31
Александр Березин

После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий