Материаловеды НИУ «БелГУ» предложили перспективный микроструктурный дизайн для жаропрочных сплавов

В последнее десятилетие особый интерес мирового материаловедческого сообщества вызывают высокоэнтропийные сплавы (ВЭС) на основе тугоплавких металлов. Перспективность создания ВЭСов учёные объясняют тем, что они демонстрируют уникальные механические свойства при повышенных температурах. Благодаря этому такие сплавы могут стать потенциальными заменителями существующих жаропрочных материалов.

Вместе с тем большинство тугоплавких ВЭСов обладает достаточно простой структурой, что не позволяет управлять их свойствами. Однако, как отмечает научный сотрудник лаборатории объемных наноструктурных материалов НИУ «БелГУ», кандидат технических наук Никита Юрченко, в некоторых из сплавов возможно формирование двухфазной структуры, повторяющей микроструктурный дизайн никелевых суперсплавов. Такая микроструктура состоит, как правило, из мягкой неупорядоченной объемноцентрированной кубической (ОЦК) матрицы и твёрдых интерметаллидных В2 частиц.

Учёные лаборатории объемных наноструктурных материалов НИУ «БелГУ», являющиеся одними из ведущих исследователей тугоплавких высокоэнтропийных сплавов в России и мире, предложили использовать интерметаллидную В2 фазу в качестве матрицы и упрочнить её неупорядоченными ОЦК частицами. На примере сплава, состоящего из ниобия, молибдена, гафния и кобальта, исследователи продемонстрировали, что такой микроструктурный дизайн позволяет получать более сбалансированные механические свойства, благодаря которым расширяется спектр возможных применений тугоплавких ВЭСов: лопатки, диски, кольца и другие детали горячей части газотурбинных двигателей.

– Мы обнаружили, что мягкая В2 матрица, обогащённая гафнием и кобальтом, сдерживает распространение трещин, при этом постоянно упрочняясь, что способствует достижению высокой пластичности при комнатной температуре. В свою очередь, твердые ОЦК частицы, обогащённые ниобием и молибденом, предотвращают резкую потерю прочности при повышенных температурах, – рассказывает о первых результатах исследования Никита Юрьевич.

По словам учёных, предложенный принципиально новый подход к созданию жаропрочных сплавов является перспективным направлением развития материаловедения и требует более детальных исследований.

Подробнее ознакомиться с материалами исследования, проведенного при поддержке Российского научного фонда в рамках проекта № 19-79-30066, можно по ссылке: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2589152921002283