Новая сталь: легкая, прочная и недорогая

Исследователи нашли способ сделать сплав более крепким, уменьшив его плотность, не увеличивая при этом стоимость производства. Эксперты подсчитали, что уменьшение веса стали, которая идет на производство автомобилей, поможет в будущем сократить расходы на бензин: в среднем, на каждые два литра бензина будет приходиться один дополнительный километр. С виду незначительная экономия, но представьте, сколько автомобилисты смогут сэкономить в год? А за всю жизнь? О разработке сообщает Science.

Разработчики смогли найти идеальный баланс веса стали и ее прочности. Как правило, облегчение веса делает крепкие материалы мягкими, а прочные — хрупкими. Стекло, к примеру, является крепким, но хрупким материалом. Вы можете попытаться согнуть изделие из стекла вдвое или растянуть, но вряд ли у вас это получится. Но стоит вам бросить его на пол, как оно разобьется.

Одним из способов сделать сталь легче является добавление алюминия. Этот металл образует сверхпрочное соединение с железом, входящим в состав сплава. Это позволяет добиться желаемого результата, но одновременно сталь становится и более хрупкой.

Для того чтобы сделать материал более прочным исследователи под руководством профессора Хансу Ким (Hansoo Kim) из Университета науки и технологий города Пхохан (Южная Корея) добавили в него никель. Это привело к тому, что алюминий проник в металл, образовав нанокластеры вместо длинных связок. Эти кластеры слишком малы, чтобы стать причиной хрупкости получившегося сплава. Вместе с тем прочность и легкость алюминия сохранились.

Ученые провели лабораторное исследование с использованием электронных микроскопов, чтобы удостовериться в том, что нанокластеры сформировались. Затем они подвергли материал перегрузкам. Это позволило доказать, что он крепче чем обычная сталь и в то же время менее хрупкий. По словам специалиста  в области металлургии  П. Крис Писториуса (P. Chris Pistorius) из Университета Карнеги-Меллон в Пенсильвании (США), это значительный шаг вперед, но этот эксперимент не опирается на то, как сталь «работает».

В чем новый материал не знает себе равных, так это в стоимости. Обычно облегченные металлические сплавы стоят на порядок дороже своих «коллег». Например, титановые сплавы являются слишком дорогими для того чтобы их можно было использовать для строительства пассажирских транспортных средств. По оценкам исследователя Алана Рассела (Alan Russell) из Университета штата Айова (США), сталь, произведенная по этой технологии, может стоить практически столько же, сколько и обычная. Так что производители автомобилей смогут без ущерба перейти на использование нового материала. Легкая и прочная сталь — это воплощенная мечта любого инженера.

Источник