Ученые из Сиднейского университета обнаружили новый алюминиевый сверхпрочный сплав на базе широко известной марки 7075.

Сплав 7075 – самый прочный из всех алюминиевых сплавов: он включает в себя цинк и магний и широко используется в аэрокосмической промышленности. Ученые постоянно работают над улучшением его характеристик.

Исследуя взаимосвязь между свойствами этого материала и его атомной структурой, ученые неожиданно обнаружили, что один из образцов обладает гораздо большей прочностью и пластичностью, чем следовало ожидать, опираясь на известные факты.

Рис. 1. Пользуясь современной микроскопией, ученые смогли детально изучить сверхпрочный вариант сплава 7075 и определить его оптимальную структуру на наноуровне. Масштабная черная полоска имеет длину 10 нм.

Чтобы выяснить причину этого неожиданного успеха, исследователи использовали томографию с помощью атомного зонда, что является новым словом в науке. Наночастицы сплава в несколько десятков нанометров в диаметре поместили в раствор и наблюдали, как они взаимодействуют между собой, и какая именно форма граней частиц позволяет создавать максимально прочный материал.

В результате австралийские ученые выяснили, что неожиданный скачок характеристик сплава обусловлен двумя факторами. Во-первых, легирующие элементы расположились внутри зерен метала, что увеличивает плотность дислокации металла. Во-вторых, объединение элементов зерен в кластеры (группа взаимодействующих частиц, атомов или молекул) ограничивает рост нанокристаллов, повышает прочность зерен и уменьшает хрупкость и старение сплава.

Изучение структуры материалов на наноуровне – очень перспективное направление металлургии, так как позволяет понять связь между характеристиками материала и его строением, а также определить пути изменения его свойств. Но, к сожалению, распространенным методом сканирующей электронной микроскопии редко можно получить изображение тех или иных связей в структуре зерна в нужном масштабе. Кроме того, для четкого представления о внутренних связях необходимо трехмерное изображение.

Именно поэтому больше всего ученых впечатлил не сам сплав, а новейший метод проектирования и контроля результатов, который сулит огромные перспективы в создании уникальных материалов необходимых в различных областях науки и техники.

По материалам: