В ядерных реакторах и гиперзвуковых ракетах температуры достигают таких значений, при которых большинство металлов теряют прочность и деформируются. Обычные жаропрочные сплавы, включая никелевые суперсплавы, начинают разрушаться при нагреве до 2000°C.

 Изображение: Interesting Engineering

Ученые из Сианьского университета Цзяотун (Xi'an Jiaotong University) разработали сплав на основе тантала. Этот металл плавится при температуре около 3000°C, что делает его одним из самых тугоплавких. Проблема в том, что даже танталовые сплавы традиционно теряли прочность при сильном нагреве. Китайским ученым удалось решить эту задачу за счет особой микроструктуры. Она замедляет деформацию материала в экстремальных условиях.

Новый сплав сохраняет несущую способность при нагреве до 2400°C. Обычно металлы становятся мягче, когда температура превышает 60% от точки плавления. Кристаллическая решетка становится подвижнее, атомы перемещаются свободнее, и материал деформируется под нагрузкой. Разработка сохраняет внутреннюю структуру стабильной даже при таком нагреве.

Потенциальные области применения: гиперзвуковые ракеты и самолеты, сопла ракетных двигателей, теплозащита космических аппаратов и, в первую очередь, компоненты ядерных реакторов. В активной зоне реактора материалы работают при экстремальных температурах и высоких нагрузках.

До коммерческого использования потребуются дополнительные испытания. Нужно проверить устойчивость к окислению и коррозии, выносливость при многократных циклах нагрева и охлаждения. Тантал относится к дорогим металлам, поэтому масштабное применение зависит от снижения производственных затрат.