Учёные разработали новый сверхпрочный конструкционный металл, который может быть использован для производства лёгких и потому более экономичных самолётов, автомобилей и космических аппаратов.
Новый металл, обладающий очень высокой удельной прочностью и удельной жёсткостью, представляет собой магний, густо насыщенный равномерно распылёнными керамическими карбидокремниевыми наночастицами.
Использование этого металла в производстве самолётов, космических кораблей и автомобилей позволяет значительно снизить их весовые характеристики и соответственно уменьшить расход топлива. Кроме того, его можно использовать в мобильных электронных устройствах и биомедицинской технике, говорят исследователи.
Исследователи из Калифорнийского университета разработали новый способ диспергирования и стабилизации наночастиц в расплавленных металлах, а также предложили высокопроизводительную технологию промышленного производства лёгких металлов.
Конструкционные металлы используются в несущих конструкциях зданий и системах транспортных средств. Магний, плотность которого на треть меньше плотности алюминия, является самым лёгким конструкционным металлом. Карбид кремния представляет собой сверхтвёрдый керамический материал, широко используемый в промышленных режущих полотнах.
Новая технология инфузии в магний большого числа карбидокремниевых частиц размером менее 100 нанометров значительно увеличивает его прочность, жёсткость, пластичность и стойкость к воздействию высоких температур.
Керамические частицы уже давно рассматривается как средство повышения прочностных характеристик металлов. Однако, при использовании микроскопических керамических частиц процесс инфузии приводит к потере пластичности. Наночастицы, напротив, повышают прочность, сохраняя при этом и даже улучшая пластичность металлов.
Но проблемой в использовании керамических наночастиц является их слипание, являющееся следствием свойства мелких частиц притягивать друг друга, что затрудняет их равномерное диспергирование. Чтобы решить эту проблему, исследователи распыляли наночастицы в расплавленный магниево-цинковый сплав. Диспергирование наночастиц зависит от их кинетической энергии, изменяя которую можно предотвращать слипание.