Новый стальной «суперсплав» имеет прочность титана — но стоит одну десятую его цены

Исследователи из Южной Кореи создали новый стальной сплав, который имеет тот же коэффициент удельной прочности, что и титан – но может производиться за одну десятую его цены.

Для того, чтобы его создать, команде из Университета науки и технологии Пхохана пришлось решить проблему, которая стояла перед инженерами-материаловедами в течение десятилетий. В 1970-х годах советские учёные обнаружили, что добавление алюминия к стали в процессе её варки позволяет получать крепкий и лёгкий металл – но этот новый сплав был невероятно хрупким. Чтобы достигнуть пределов его прочности, вам пришлось бы приложить немалую силу – но как только вы достигали этого предела, сталь ломалась, вместо того чтобы согнуться.

Проблемой стали является то, что она чрезвычайно прочна и дёшева – но при этом крайне тяжела. По этой причине она малопригодна, например, для создания летающих аппаратов — хотя достаточно широко используется в автопромышленности, даже несмотря на низкую топливоэффективность производимых автомобилей.

Очевидным решением, которое позволило бы стали стать легче – это сплавить её с дешёвым и лёгким алюминием. Проблема же заключается в том, что при создании такого металла – фактически,  сплава железа, алюминия и углерода – атомы алюминия и железа порой сливаются в странные формы, создавая плотные кристаллические структуры, которым было присвоено название В2. Эти структуры весьма прочны, но крайне хрупки. Чтобы преодолеть это препятствие ведущий автор разработки нового металла, Хансу Ким, решил воздействовать на структуру сплава алюминия-стали на наноуровне.

Ключом стало добавление в сплав небольшого количества никеля.

Никель реагирует с алюминием, создавая кристаллы В2 размером всего несколько нанометров, которые формируются между и внутри зёрен стали. Они устойчивы к сдвигу, а потому не ломаются, когда к сплаву прилагают значительную силу. Это препятствует возникновению и расширению в металле микротрещин – что и даёт ему невероятную прочность. А алюминий придаёт сплаву необычайную лёгкость.

Команда из Кореи опубликовала результаты своей работы в журнале Nature и в настоящий момент ведёт переговоры с одним из крупнейших мировых производителей стали, компанией POSCO, о запуске новой «супер-стали» в массовое производство.