Ученые случайно открыли удивительный сплав, который становится более упругим при нагревании

Исследователи из Университета Гонконга случайно обнаружили первый в своем роде сплав, который сохраняет свою жесткость, а не размягчается при повышении температуры. Сплав под названием элинвар становится более жестким и упругим по мере приближения к температуре 727 °C. Никакие другие известные металлы не ведут себя подобным образом.

Модуль упругости материала количественно определяет его сопротивление упругой или непостоянной деформации под нагрузкой. Чем выше модуль упругости, тем жестче материал и тем труднее его деформировать. До сих пор считалось, что все металлы размягчаются при повышении их температуры из-за теплового расширения.

Но новый сложный сплав, образующий уникальную сильно искаженную решетчатую структуру, не следует этому правилу. Действительно, его модуль упругости, по-видимому, увеличивается с повышением температуры. Там, где другие металлы начинают размягчаться, Co25Ni25(HfTiZr)50, или «высокоэнтропийный сплав элинвара», становится более жестким. Команда назвала это «эффектом элинвара».

«Когда этот сплав нагревают до 1000 К, то есть до 726,85 °C, или даже выше, он становится таким же или даже немного жестче, чем при комнатной температуре, и он расширяется без каких-либо заметных фазовых переходов. Это противоречит всей информации из учебников, поскольку металлы обычно размягчаются, когда расширяются при нагревании», – Ян Юн, соавтор исследования.

В дополнение к эффекту элинвара этот сплав также демонстрирует предел упругости около 2 процентов при комнатной температуре, то есть, хотя вам нужно приложить много энергии, чтобы деформировать его, он будет деформироваться примерно в два раза дольше, чем обычный кристаллический сплав до того, как возникнет какая-либо остаточная деформация.

«Поскольку упругость не рассеивает энергию и, следовательно, не выделяет тепло, которое может привести к неисправности устройств, этот сверхэластичный сплав будет полезен в высокоточных устройствах, таких как часы и хронометры.

Мы знаем, что на поверхности Луны температура колеблется от -122 °C до -232 °C. Но этот сплав останется прочным и неповрежденным в экстремальных условиях, и поэтому он очень хорошо подходит для будущих механических хронометров, работающих в широком диапазоне температур во время космических полетов», – говорит Ян Юн.

На видео ниже вы можете увидеть необычайную упругую способность высокоэнтропийного сплава, продемонстрированную в сравнении с другими материалами.