Nowy stop miedzi odporny na wysokie temperatury

Przełomowy stop opracował zespół amerykańskich badaczy z Arizona State University (ASU), U.S. Army Research Laboratory (ARL), Lehigh University oraz Louisiana State University. Chodzi o nanokrystaliczny stop Cu-3Ta-0,5Li, który wykazuje niezwykłą odporność na rozrost ziarna i pełzanie, nawet w temperaturach zbliżonych do temperatury topnienia.

"Nasze podejście do projektowania stopów naśladuje mechanizmy wzmacniające występujące w superstopach na bazie niklu" - powiedział Kiran Solanki, profesor w Ira A. Fulton Schools of Engineering w School for Engineering of Matter, Transport and Energy ASU oraz współautor badania.

Obecnie superstopy na bazie niklu, znane ze swojej wyjątkowej wytrzymałości, odporności na korozję i stabilności w wysokich temperaturach, są głównym materiałem w zastosowaniach takich jak części lotnicze, turbiny gazowe i aparatura chemiczna.

Nowe materiały tego rodzaju są szczególnie potrzebne w przemyśle lotniczym i obronnym. Opracowany właśnie stop zawdzięcza swoje doskonałe właściwości unikalnej strukturze nanometrycznej. Dodanie dokładnie pół procenta litu tworzy stabilne struktury sześcienne, które znacznie podnoszą właściwości cieplne i mechaniczne.

Stop Cu-3Ta-0,5Li pozostaje stabilny w temperaturze 800 st. C przez ponad 10 000 godzin, przy minimalnej utracie granicy plastyczności (granica plastyczności to wartość naprężenia, przy którym zaczynają powstawać nieodwracalne odkształcenia plastyczne).

Jeśli chodzi o wytrzymałość, stop przewyższa istniejące komercyjne stopy miedzi, osiągając granicę plastyczności 1120 MPa (megapaskali) w temperaturze pokojowej.

Cu-Ta-Li wykazuje znacznie niższe odkształcenie pełzania w porównaniu do konwencjonalnych stopów Cu-Ta, co czyni go idealnym do środowisk o wysokim naprężeniu i wysokiej temperaturze.

Potencjalne zastosowania obejmują wymienniki ciepła, wysokowydajne komponenty elektryczne, broń i materiały konstrukcyjne wymagające trwałości w ekstremalnych warunkach.

"Badania te nie tylko poszerzają naszą wiedzę na temat projektowania stopów, ale także torują drogę materiałom, które mogą wytrzymać ekstremalne warunki" - powiedział Kris Darling, współautor badania w ARL.

Paweł Wernicki