Тонкая настройка сплавов для использования при высоких температурах

Явление, связанное с эффектом инвара, который позволяет магнитным материалам, таким как сплавы никеля и железа (Ni-Fe), не расширяться при повышении температуры, было обнаружено в парамагнитных или слабо намагниченных жаропрочных сплавах.

Исследование, которое включает в себя общую теорию, объясняющую новый эффект инвара, обещает улучшить дизайн жаропрочных сплавов с исключительной механической стабильностью. Сокращенно от «инвариантный», пластичность инвара позволяет магнитно-неупорядоченным сплавам Ni-Fe демонстрировать практически неизменное поведение при деформации в широком диапазоне температур, что делает их идеальными для турбин и других механических применений при экстремально высоких температурах.

Однако эффект инвара так и не был полностью понят. Новые результаты помогают объяснить специфические высокотемпературные свойства специальных сплавов, используемых в реактивных двигателях, таких как суперсплавы на основе никеля. Инвар обладает двумя известными эффектами:тепловым расширением и эластичностью (способностью пружинить после изгиба). Поскольку оба этих эффекта связаны с взаимодействием между температурой и магнитным порядком, считается, что они специфичны для сплавов с магнитным упорядочением.

Используя первые принципы квантово-механического моделирования, исследователи определили, как инвариантная пластичность также возникает в немагнитных сплавах, когда на атомном уровне существует структурный баланс между кубическими и гексагональными плотноупакованными структурами. Новое открытие расширяет палитру инварных явлений и составов материалов с очевидными последствиями для новых приложений.