Американские ученые из Массачусетского университета в Амхерсте и Технологического института Джорджии разработали с помощью 3D-печати высокоэнтропийный наноструктурный сплав, который характеризуется прочностью и пластичностью. Такой материал может быть использован в биомедицине и в аэрокосмической промышленности. Исследование опубликовано в журнале Nature.

За последние 15 лет в материаловедении большую популярность набирают высокоэнтропийные сплавы. Они содержат 5 или более элементов в одинаковом соотношении, в то время как в традиционных сплавах вроде нержавеющей стали или бронзы всегда есть основной элемент, а остальные содержатся как примеси. Также в разработке материалов стали популярны аддитивные технологии, к числу которых относится 3D-печать. Тем не менее ранее ученые не использовали 3D-печать, чтобы получить высокоэнтропийные сплавы.

Американские ученые получили высокоэнтропийный сплав с помощью лазерной сварки в порошковом слое — современной технологии 3D-печати. Из-за особого процесса получения микроструктура материала оказалась необычной. Она напоминает сетку и состоит из чередующихся слоев наноламеллярных структур с гране- и объемно-центрированной кубической кристаллической решеткой. Новый материал также является двухфазной эвтектической системой. Он не только прочный, но и пластичный, что встречается нечасто. Ученые объяснили эти свойства методом получения сплава, при котором сохраняется такая наноструктура.

Разработав вычислительную модель, ученые доказали, что свойства материала объясняются его структурой, и рассмотрели, какой вклад в свойства вносят разные наноламеллярные структуры. Исследователи подчеркивают, что материал хорошо сопротивляется деформациям и легкоплавок, это важно для его применения.

Исследователи назвали еще одним преимуществом метода 3D-печати то, что он позволяет получать детали сложной формы. Такие детали из высокоэнтропийных сплавов могут найти применение в биомедицине и в аэрокосмической промышленности.

Фото: UMass Amherst

Источник