Nghiên cứu hợp kim mới bền và dẻo hơn

Hầu hết các hợp kim phổ biến, như thép không gỉ hoặc đồng, được làm bằng một kim loại chính trộn với một lượng nhỏ hơn các nguyên tố khác. Nhưng một loại vật liệu mới được gọi là hợp kim entropy cao (HEA) liên quan đến việc trộn năm nguyên tố khác nhau với nhau theo tỷ lệ gần như bằng nhau. Hợp kim mới được tạo ra với các đặc tính hữu ích, như tỷ lệ độ bền trên trọng lượng cao và độ cứng tăng theo nhiệt độ.

Nghiên cứu mới tập trung vào một hợp kim chứa nhôm, coban, crom, sắt và niken. Hỗn hợp đặc biệt này đã được thử nghiệm trong vài năm trở lại đây, nhưng nhóm đã thực hiện nghiên cứu bằng cách sử dụng một kỹ thuật chưa được áp dụng cho nó - ứng dụng laser. Về cơ bản, các dạng bột của kim loại ban đầu được đặt trên một bề mặt, sau đó được thổi bằng tia laser công suất cao khiến chúng tan chảy và phân giải nhanh chóng.

Kỹ thuật này, được coi là một dạng in 3D, mang lại cho hợp kim cuối cùng một cấu trúc vi mô rất khác so với các phương pháp sản xuất thông thường. Nhóm nghiên cứu mô tả loại hợp kim này trông giống như một mạng lưới, với các lớp xen kẽ của các cấu trúc tinh thể hình khối khác nhau. Điều này mang lại cho HEA sức mạnh năng suất khoảng 1,3 Gigapascal, bền hơn gần ba lần so với khi được tạo ra bằng phương pháp đúc thông thường. Đồng thời, hợp kim này cũng mềm dẻo hơn, dễ uốn hơn.

Wen Chen, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết, sự sắp xếp lại nguyên tử của cấu trúc vi mô bất thường này làm tăng độ bền cũng như độ dẻo, điều này không phổ biến, bởi vì các vật liệu bền thường có xu hướng giòn hơn. Đối với nhiều ứng dụng, sự kết hợp giữa độ bền và độ dẻo là rất khó. Nhưng loại vật liệu mới này sẽ trở lên rất thú vị đối với khoa học vật liệu và kỹ thuật.

Sự kết hợp cụ thể giữa độ bền và độ dẻo này có thể làm cho hợp kim này trở nên hữu ích trong việc phát triển ngành xây dựng, hàng không vũ trụ, năng lượng, giao thông vận tải hoặc các lĩnh vực kỹ thuật khác.