Новый металлический сплав в 100 раз прочнее, чем высокопрочная сталь

Исследователи Sandia National Laboratories демонстрируют компьютерное моделирование, используемое для прогнозирования беспрецедентной износостойкости их сплава с платиновым золотом и экологического трибометра, используемого для его демонстрации. (Фото: Рэнди Монтойя)
Исследователи Sandia National Laboratories демонстрируют компьютерное моделирование, используемое для прогнозирования беспрецедентной износостойкости их сплава с платиновым золотом и экологического трибометра, используемого для его демонстрации. (Фото: Рэнди Монтойя)
Платино-золотой сплав, разработанный американскими исследователями, - это первый металлический сплав, который относится к той же категории, что и алмаз и сапфир для износостойкости.

Исследовательская группа из Sandia National Laboratories в Нью-Мексико считает, что материал, который в 100 раз прочнее, чем высокопрочная сталь, является самым износостойким металлом в мире.

«Мы показали, что есть фундаментальные изменения, которые вы можете внести в некоторые сплавы, которые принесут это огромное увеличение производительности по широкому спектру реальных и практичных металлов», - сказал ученый-научный сотрудник Ник Аргибай, автор недавно опубликованной статьи, в которой сообщается о результатах в Advanced Materials ,

Хотя металлы сильны, они изнашиваются с течением времени, когда они втираются в другие металлы, если они не имеют защитного барьера или покрытия, такого как моторное масло. Для электроники это покрытие обычно изготавливается из золота или другого драгоценного металла, и оно слишком изнашивается с течением времени.

Платиново-золотое покрытие Sandia может сэкономить в электронной промышленности более 100 миллионов долларов в год только в материалах, сказал Аргибай, и сделает продукцию более долговечной и надежной.

«Эти износостойкие материалы потенциально могут обеспечить надежность для целого ряда устройств, которые мы изучили», - сказал Крис Нордквист, инженер Sandia, не участвовавший в исследовании. «Возможности интеграции и совершенствования будут специфичными для устройства, но этот материал станет еще одним инструментом для решения текущих ограничений надежности металлических микроэлектронных компонентов».

Хотя их смесь из 90% платины и 10% золота не нова, теория позади нее. Аргибай и его соавтор Майкл Чандрос пошли против общепринятой мудрости, которая диктует, что способность металла противостоять трению основана на том, насколько это сложно. Вместо этого они предположили, что износ связан с тем, насколько хорошо металл выдерживает тепло, и они разработали свой сплав с учетом этого.

«Было разработано много традиционных сплавов, чтобы увеличить прочность материала за счет уменьшения размера зерна», - сказал Джон Карри, постдокторский кандидат в Сандиа и первый автор на бумаге. «Даже при наличии экстремальных напряжений и температур многие сплавы будут окаменеть или смягчаться, особенно при усталости. Мы видели, что с нашим сплавом с платиновым золотом механическая и термическая стабильность отличная, и мы не видим большого изменения микроструктуры в течение очень длительных периодов циклического напряжения во время скольжения ».