Cách mạng trong ngành vật liệu với hợp kim mới bền gấp 10 lần thép

Mới đây, một nhóm nghiên cứu tại Đại học Purdue đã thông báo về sự ra đời của một loại hợp kim coban – nhôm tiên tiến, có khả năng khắc phục vấn đề lớn nhất đã tồn tại trong các loại vật liệu hợp kim, đó là độ giòn dễ dẫn đến hiện tượng nứt vỡ.

Các nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí khoa học danh tiếng Science Advances. Theo các chuyên gia, hợp kim mới hứa hẹn sẽ mở ra những ứng dụng mới trong chế tạo cánh tuabin, động cơ hàng không và nhiều thiết bị khác cần có khả năng chịu nhiệt độ và áp suất cực cao.

Hợp chất liên kim loại, được tạo từ sự kết hợp của hai hay nhiều kim loại với cấu trúc tinh thể đồng nhất, mang lại độ cứng và khả năng chống mài mòn vượt trội. Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của chúng là dễ dàng bị giòn, khó gia công, và có thể nứt vỡ ngay lập tức dưới áp lực.

Để khắc phục nhược điểm này, các kỹ sư đã tiến hành thay đổi cấu trúc của vật liệu ở cấp độ vi mô, tạo ra những điểm “sai lệch” có kiểm soát cùng với các vùng chuyển tiếp đặc biệt bên trong hợp kim. Những vùng này giúp phân tán lực tác động, cho phép vật liệu biến dạng thay vì bị nứt gãy ngay lập tức.

Kết quả thử nghiệm cho thấy loại hợp kim này đạt giới hạn độ bền lên tới 6 gigapascal (GPa), gấp 6 đến 10 lần so với thép thông thường hiện nay.

Điều thú vị là mặc dù có độ bền vượt trội, hợp kim vẫn cho phép một mức biến dạng dẻo khoảng 15% dưới áp lực ở nhiệt độ phòng, một đặc điểm hiếm thấy trong các hợp kim liên kim loại vốn nổi tiếng với tính giòn cao.

Nhóm nghiên cứu cũng cho biết rằng bước tiếp theo sẽ là phát triển công nghệ này ở quy mô lớn hơn và tiến hành thử nghiệm trên nhiều loại hợp kim liên kim loại khác.

Nếu thành công, loại vật liệu này có thể sẽ được ứng dụng vào các lĩnh vực hàng không, quốc phòng, năng lượng và vũ trụ, nơi mà các linh kiện phải hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt về nhiệt độ, áp suất và tải trọng nhưng vẫn cần sự bền bỉ trong thời gian dài.

Thông tin từ Wonderful Engineering