Hợp chất bền gấp 10 lần thép, vẫn đạt độ dẻo 15%, mở ra tương lai cho loạt ngành quan trọng

Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Purdue vừa công bố loại hợp kim coban – nhôm mới có khả năng khắc phục điểm yếu lớn nhất của dòng vật liệu hợp kim, đó là rất cứng nhưng dễ giòn và nứt vỡ.

Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science Advances. Theo nhóm nghiên cứu, vật liệu mới có thể mở đường cho việc chế tạo cánh tuabin, động cơ máy bay và nhiều thiết bị năng lượng có khả năng chịu nhiệt độ cũng như áp lực cực lớn.

Hợp chất liên kim loại là vật liệu được tạo thành từ hai hoặc nhiều kim loại với cấu trúc tinh thể sắp xếp có trật tự. Cấu trúc này giúp vật liệu có độ cứng, khả năng chịu nhiệt và chống mài mòn vượt trội. Tuy nhiên, chúng cũng có nhược điểm lớn là rất giòn, khó gia công và có thể nứt vỡ đột ngột khi chịu lực.

Để giải quyết vấn đề này, các kỹ sư đã thay đổi cấu trúc ở cấp độ hiển vi của vật liệu. Họ tạo ra nhiều “sai lệch” có kiểm soát và bổ sung các vùng chuyển tiếp đặc biệt bên trong hợp kim. Khi vật liệu chịu lực, các vùng này giúp phân tán ứng suất, tạo điều kiện để hợp kim biến dạng thay vì nứt gãy ngay lập tức.

Kết quả thử nghiệm cho thấy hợp kim đạt giới hạn độ bền 6 gigapascal (GPa), cao gấp 6 – 10 lần so với thép đang được sử dụng phổ biến hiện nay.

Đáng chú ý, dù có độ bền rất lớn, vật liệu vẫn chịu được mức biến dạng dẻo khoảng 15% dưới lực nén ở nhiệt độ phòng. Đây là đặc tính hiếm gặp đối với các hợp kim liên kim loại vốn nổi tiếng giòn và khó biến dạng.

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

Nếu thành công, vật liệu mới có thể được ứng dụng trong ngành hàng không, quốc phòng, năng lượng và vũ trụ, nơi các linh kiện phải hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cao, áp suất lớn và tải trọng khắc nghiệt nhưng vẫn cần duy trì độ bền trong thời gian dài.

Theo Wonderful Engineering