Исследователи из Бристольского университета обнаружили сплав, который демонстрирует повышенную прочность при температуре свыше -250°C (20 Кельвинов), что делает его самым прочным материалом в истории.

Выводы, опубликованные в журнале Science, показывают, что хром-кобальт-никелевый сплав демонстрирует высокую вязкость разрушения при криогенных температурах, что открывает возможности для его использования в экстремальных условиях на Земле и в космосе.

Поведение этой конкретной комбинации металлов обусловлено фазовым превращением, которое в сочетании с другими наномеханизмами предотвращает образование и распространение трещин.

Ведущий автор доктор Донг Лю из Бристольской школы физики объяснил: «Это очень интересно, потому что большинство сплавов становятся более хрупкими с понижением температуры. Я имею в виду потопление кораблей «Либерти» во время Второй мировой войны и «Титаника», которые произошли из-за того, что металлы теряли свою пластичность при низких температурах».

«Люди часто смешивают понятия прочности и жесткости. Если вы погуглите, «какие самые прочные материалы на земле?» «Алмаз» выскочит на первую строку. Алмаз — самый твердый из известных материалов на сегодняшний день. Он действительно очень твердый, но не прочный».

Для таких конструкций, как корпуса высокого давления для ядерных реакторов, требуются металлы, которые менее тверды, но обладают хорошей пластичностью и ударной вязкостью, чтобы выдерживать повреждения. 

Доктор Лю добавил: «Поскольку этот материал CrCoNi не теряет своей прочности и ударной вязкости при температуре до 20 Кельвинов, его потенциально можно использовать в качестве конструкционных или несущих компонентов для многих потенциальных применений в космосе, холодных регионах на Земле или других планетах».

«Кроме того, мы обнаружили механизмы, отвечающие за повышенную прочность и ударную вязкость. Это означает, что эти процессы могут использоваться в качестве руководства для ученых и инженеров при разработке более качественных материалов».

Теперь доктор Лю и ее команда планируют дополнительно распутать фундаментальные причины последовательности механизмов ужесточения в этом материале при температуре 20 Кельвинов, используя новые экспериментальные методы моделирования. Они также хотят посмотреть на другие типы сплавов с высокой энтропией, чтобы увидеть, будут ли они демонстрировать подобное поведение.

Доктор Лю сказал: «Экспериментальное испытание прочности этого материала при 20K было непростым делом, нам потребовалось несколько лет, чтобы спроектировать и завершить его. Успех эксперимента был основан на нашем богатом опыте и большом опыте испытаний материалов в экстремальных условиях».