Новый сплав Cu-Ta-Li выдержал 10 000 часов при 800 °C: он разработан для ракет и турбин с экстремальными нагрузками

31.03.2025 10:03:00 | iXBT.com

Недавно группа ученых из Исследовательской лаборатории армии США (ARL) и Университета Лихай (LU), при поддержке коллег из Университета штата Аризона и Университета штата Луизиана, представила миру инновационный материал — наноструктурированный медный сплав Cu-Ta-Li (медь-тантал-литий). Сплав объединяет в себе уникальные свойства: он сохраняет высокую прочность и термическую стабильность даже при экстремальных температурах, приближающихся к точке плавления, что делает его одним из самых долговечных материалов на основе меди.

Изображение сгенерировано Kandinky

Разработка началась с идеи объединить преимущества меди, известной своей отличной электропроводностью, с прочностью суперсплавов на основе никеля, которые обычно применяются в реактивных двигателях.

"Мы создали материал, который сочетает в себе лучшее от двух миров — проводимость меди и жаропрочность на уровне никелевых сплавов", — отметил Мартин Хармер (Martin Harmer), соавтор исследования из Университета Лихай.

Ключом к успеху стала технология, впервые примененная в LU: использование богатого танталом атомного бислойного комплекса. Этот комплекс стабилизирует нанокристаллическую структуру сплава, предотвращая деформацию границ зерен при нагревании. В отличие от никеля, которому не хватает проводимости, или вольфрама, слишком плотного и хрупкого, Cu-Ta-Li стал идеальным гибридом для новых инженерных решений.

Процесс создания включал порошковую металлургию и высокоэнергетическое криогенное измельчение, после чего ученые применили передовую микроскопию для изучения структуры сплава, в частности осадка Cu?Li.

Испытания показали впечатляющие результаты: материал выдержал 10 000 часов нагрева при 800 °C, сохранив форму и свойства, а тесты на сопротивление ползучести подтвердили его надежность в экстремальных условиях.

Патент на сплав уже зарегистрирован в США, и команда планирует дальнейшие исследования, чтобы измерить его теплопроводность и адаптировать технологию для других жаропрочных материалов. Cu-Ta-Li не заменит существующие сплавы полностью, но станет ценным дополнением для теплообменников, двигателей и систем управления теплом в ракетах и гиперзвуковых аппаратах.

Подробнее