Новый сплав Cu-Ta-Li выдерживает 10 000 часов при 800 °C: предназначен для ракет и турбин под экстремальными нагрузками

Небольшой коллектив исследователей из Лаборатории Армии США и Университета Лихай, совместно с коллегами из университетов Аризоны и Луизианы, недавно продемонстрировали новый наноструктурированный медный сплав Cu-Ta-Li (медь-тантал-литий). Этот инновационный материал сочетает в себе исключительные характеристики, включая сохранение высокой прочности и стабильности при экстремальных температурах, приближающихся к температуре плавления, что делает его одним из наиболее стойких медных сплавов.

Изначально проект предполагал объединение проводимости меди, хорошо известной своими электрическими свойствами, с прочностью никелевых суперсплавов, часто используемых в авиационных двигателях.

По словам Мартина Хармера, соавтора из Университета Лихая, «Мы разработали материал, который объединяет в себе проводимость меди и жаропрочность, сравнимую с никелевыми сплавами».

Основой успеха стала новая технология, впервые примененная в Университете Лихая, включающая атомный бислой, богатый танталом. Этот бислой стабилизирует наноструктуры сплава, предотвращая деформацию границ зерен при нагреве. Сплав Cu-Ta-Li оказался идеальным гибридом, останавлив путешествие среди ограничений ни с плотностью вольфрама, ни с недостаточной проводимостью никеля.

Процесс разработки включал порошковую металлургию и высокоэнергетическую криогенную обработку, после чего ученые использовали передовые микроскопические методы для изучения структуры сплава, особенно осадка Cu?Li.

Результаты тестов оказались впечатляющими: материал выдержал нагревание в течение 10 000 часов при 800 °C, сохраняя свои свойства — испытания на ползунию подтвердили его превосходную надежность в экстремальных условиях.

Сплав уже запатентован в США, и ученые планируют дальнейшие исследования для оценки его теплопроводности и возможности адаптации технологии для других жаропрочных материалов. Хотя Cu-Ta-Li не заменит полностью существующие сплавы, он станет ценным дополнением для теплообменников, двигателей и температурных систем в ракетах и гиперзвуковых аппаратах.

Источник: iXBT