Инженерия высокотемпературных сплавов: использование нового эффекта инвара для повышения стабильности

Явление, связанное с эффектом инвара — позволяющим магнитным материалам, таким как никель-железные (Ni-Fe) сплавы, не расширяться при повышении температуры, — было обнаружено в парамагнитных, или слабо намагниченных, высокотемпературных сплавах.

Исследование, включающее общую теорию, объясняющую новый эффект инвара, обещает способствовать проектированию высокотемпературных сплавов с исключительной механической стабильностью. Инварная пластичность (от «инвариантный») позволяет магнитным дефицитным Ni-Fe сплавам демонстрировать практически инвариантное деформационное поведение в широком диапазоне температур, что делает их идеальными для турбин и других механических применений при экстремально высоких температурах.

Однако эффект инвара никогда не был полностью понят. Новые выводы помогают объяснить уникальные высокотемпературные свойства специальных сплавов, используемых в реактивных двигателях, таких как никелевые суперсплавы. У инвара есть два известных эффекта: тепловое расширение и эластичность (способность возвращаться в исходную форму после изгиба). Поскольку оба этих эффекта связаны с взаимодействием температуры и магнитного порядка, они считаются специфическими для магнитных упорядоченных сплавов.

Используя квантово-механическое моделирование из первых принципов, исследователи выяснили, как инвариантная пластичность также возникает в немагнитных сплавах, когда на атомном уровне существует структурный баланс между кубической и гексагональной плотноупакованными структурами. Новое открытие расширяет палитру инварных явлений и составов материалов, с явными последствиями для новых приложений.