женеры сходят из-за нового "Суперсплава"
Инженеры всегда играют в одну и ту же игру с момента появления мотоциклов. Они хотят сделать мотоциклы легче, сильнее и выносливее, но физика обычно требует компромисса где-то по пути. Сталь прочна, но тяжела. Алюминий лёгок, но может выдержать лишь определённое количество нагрузки. Титан фантастичен, но когда кто-то взглядывает на бюджет производства, всё становится не так радужно. Каждая рама, маятник, колесо и корпус двигателя на дорогах сегодня являются результатом того, что инженеры решают, какой компромисс наименее болезненный.
Именно поэтому новый материал из Австралии заставляет людей говорить о “суперсплаве”. Исследователи из Университета Монаша недавно разработали так называемый первый в мире крупноразмерный “тугоплавкий высокоантропийный сплав” или RHEA. Заголовки фокусируются на том, что он, по сообщениям, в два раза прочнее стали и в три раза прочнее алюминия. Эти цифры впечатляют, но они не объясняют, почему учёные-материаловеды так взволнованы. Настоящая история происходит на атомном уровне, и она намного страннее, чем просто смешивание более прочных металлов.
Большинство сплавов, которые мы используем сегодня, следуют довольно знакомому рецепту. Сталь в основном состоит из железа с несколькими добавками, улучшающими определённые характеристики. Алюминиевые сплавы работают точно так же. Титановые сплавы тоже. Обычно один доминирующий металл делает большую часть работы, в то время как небольшие количества других элементов корректируют прочность, коррозионную стойкость, термостойкость или долговечность. Металлурги потратили десятилетия на совершенствование этих рецептов и стали очень хорошими в этом.
Проблема заключается в том, что традиционные сплавы обычно становятся прочнее, делая более трудным движение атомов. Микроскопические дефекты, границы зёрен и препятствия намеренно вводятся, чтобы предотвратить деформацию металла под нагрузкой. Это работает, но часто создаёт балансирование между прочностью и вязкостью. Если слишком далеко продвинуться в одном направлении, материал может стать хрупким. Это отлично подходит, если вы делаете сверло. Это не очень хорошо, если вы строите колесо мотоцикла, которое только что нашло яму размером с Небраску.
Этот новый сплав подходит по-другому. Вместо того, чтобы иметь один основной ингредиент, он сочетает титан, гафний, тантал, ниобий и цирконий в примерно равных пропорциях. Это создаёт так называемый высокоантропийный сплав, где атомы расположены гораздо более сложным образом, чем в обычных металлах. Представьте себе, что вы заменяете аккуратно организованную парковку на полный хаос, за исключением того, что этот хаос почему-то делает всё прочнее.
Прорыв заключался не только в ингредиентах. По словам исследователей, более медленный и низкотемпературный процесс производства позволил атомам организоваться в высокоупорядоченную наноструктуру с удивительно небольшим количеством дефектов. Это та часть, которая привлекает внимание учёных. Вместо того, чтобы полагаться в основном на дефекты и барьеры для достижения прочности, материал приобретает некоторые из своих свойств из своей основной архитектуры. Простыми словами, это не столько то, что содержится в металле, сколько то, как атомы организуются там.
Для мототехники это то место, где начинается безумие. Лёгкие рамы мотоциклов. Более прочные колёса для эндуро-туристов. Выносливые компоненты подвески для UTV. Корпуса батарей для электрических мотоциклов, которым не нужно столько материала, чтобы выполнять ту же работу. Сплав содержит некоторые дорогие элементы, поэтому никто не должен ожидать увидеть его на следующем эндуро следующего года. Но если процесс производства окажется масштабируемым, большим открытием может стать не этот конкретный сплав.
Это может быть осознание того, что следующее поколение материалов не будет получено путём поиска новых ингредиентов. Они будут получены путём обучения атомов совершенно новым способам организации себя. Это намного более значимо, чем просто ещё один прочный металл.
Источник: rideapart