Они выдерживают экстремальные нагрузки в широком диапазоне температур, но их применение ограничивает низкая ударная вязкость.

В журнале Advanced Power Materials международная команда ученых из Центрального Южного университета, Хунаньского университета, Пекинского технологического института, Городского университета Гонконга и Калифорнийского университета в Сан-Диего представила новый тип сплава, усиленного наночастицами. Эти материалы сочетают рекордную прочность при статических и динамических нагрузках с устойчивостью к разрушению при ударе.

Наночастицы здесь работают в нескольких режимах, — объясняет ведущий автор Ао Фу. — Они не только блокируют дислокации, но и поглощают энергию за счет перехода из упорядоченного состояния в хаотичное.

При динамической деформации, помимо обычного скольжения дислокаций, активируются двойникование, фазовые превращения и даже аморфизация, — добавляет соавтор Цзэчжоу Ли. — Это снимает локальные напряжения.

Чтобы понять, как меняется структура материала, ученые совместили эксперименты с молекулярным моделированием.

Наночастицы создают области высокого напряжения, что запускает сразу несколько механизмов деформации, — уточняет Цзя Ли.

Такой подход открывает путь к созданию сплавов с беспрецедентной стойкостью к ударам, — резюмирует руководитель исследования Бин Лю.

Польза исследования

• Практика: такие сплавы нужны в аэрокосмической отрасли, бронезащите, буровых инструментах — везде, где материалы испытывают ударные нагрузки.
• Наука: работа демонстрирует, как наночастицы могут не просто укреплять материал, но и менять его поведение при ударе.

Исследование не учитывает стоимость производства: наночастицы часто требуют сложных методов вроде механического легирования, что может ограничить масштабирование.

Ранее ученые сообщили о разработке метода синтеза наночастиц высокоэнтропийных сплавов.