Ученые начали с типа материала, который изучался в материаловедении в течение нескольких лет, но до сих пор был слишком хрупким для многих применений: сплавы, в которых металлурги смешивают одинаковое количество, как правило, пяти или более различных металлов.
Атомный беспорядок исправляет сплавы
Поскольку атомы различных элементов распределены без какого-либо узнаваемого порядка в положениях в кристаллических решетках этих веществ, а энтропия является мерой беспорядка, материалы называются сплавами с высокой энтропией. Такие материалы могут быть особенно прочными, поскольку смешение множества различных атомов в структуре затрудняет перемещение дислокаций. Дислокации - это дефекты кристаллической решетки, которые проходят сквозь кристалл при деформации материала. Однако высокая прочность сплавов с атомным беспорядком до сих пор также имела недостаток: если такой материал поддается нагрузке, он обычно очень резко деформируется и быстро ломается: он ведет себя хрупко.
Изменяя кристаллическую структуру, материал становится пластичным
Напротив, стали, которые в основном содержат железо, обычно другой основной компонент и небольшие количества других компонентов, таких как углерод, ванадий или хром, часто являются пластичными. Так что они просто не хрупкие, но пока они недостаточно прочны, чтобы, например, строить тонкостенные кузова. В кристаллах сталей атомы расположены более или менее регулярно. Однако стали становятся особенно пластичными, когда они могут переходить из одной структуры в другую. Потому что этот процесс поглощает энергию, которая больше не может нанести ущерб материалу. В теле или других стальных компонентах крошечные области чередуются с двумя различными атомными порядками.
Именно сопоставление различных кристаллических структур считалось вредным в высокоэнтропийных сплавах - до сих пор. Ученые исследовали материал, который с одной стороны является твердым, как сплав с высокой энтропией, а с другой стороны, имеет две кристаллические структуры рядом, как, например, особенно пластичные стали. В результате поиска был получен сплав из 50% железа, 30% марганца и каждый из 10% кобальта и хрома. Сейчас исследователи работают над улучшением микроструктуры и состава. Металлические материалы из кузницы материалов на основе Дюссельдорфа могут быть обработаны так же легко и недорого, как и особенно пластичная сталь, и, как корпус, могут поглощать столько же энергии от удара при аварии. В то же время материал должен быть таким прочнымчто даже тонкие и поэтому недорогие и ресурсосберегающие листы не дают даже слабого воздействия. (Qui)