Сплавы, созданные под высоким давлением

До сих пор единственным ограничением в создании сплавов из разных металлов была их полная несовместимость, проявлявшаяся в неспособности их атомов строить совместную кристаллическую решетку. Эта проблема была решена благодаря использованию высокого давления в процессе плавки несовместимых ранее металлов.

Современные сплавы металлов

Такой эффект был достигнут благодаря тому, что под воздействием сверхвысоких давлений металлы изменяют свои характеристики, что позволяет им выстраивать кристаллические решетки другой конфигурации. Американская лаборатория металлургии в Институте Карнеги смогла впервые в мире получить стойкий сплав таких несовместимых ранее металлов, как церий и алюминий. Этого результата позволило добиться сотрудничество Института Карнеги с китайскими и шведскими учеными. Они и дальше планируют изобретать новые современные сплавы металлов.

Анализ методов

В сплавах, полученных обычными методами, атомная структура кристаллической решетки выглядит несколько хаотично. Создание такой решетки подразумевает смешивание металлов с приблизительно одинаковым атомным весом размером. Также важную роль играет способность атомов притягивать электроны. Если эти показатели отличаются, смешивания не происходит. В случае сплава церия с алюминием, анализ показывает, что разница в их размерах составляет около 30%, при этом церий обладает значительно меньшей способностью притягивать электроны.

При обычном смешивании этих металлов создается нестабильная и разнородная структура под названием металлическое стекло. Чтобы придать структуре однородность, ученые поместили это металлическое стекло в камеру с давлением на уровне 250 тысяч атмосфер. Благодаря этому была увеличена электроотрицательность атомов церия, а также изменился их размер. Это сблизило характеристики сплавляемых металлов и позволило алюминию и церию создать стойкую кристаллическую решетку.

Сфера применения нового сплава

Ученым удалось добиться сохранения структуры сплава после возвращения давления в норму. Это тоже является прорывом, ведь обычно кристаллическая решетка разрушается, стоит снять давление на нее. Полученный учеными сплав обладает необыкновенными характеристиками, ведь церий обладает сильной электромагнитностью, а алюминий — один из лучших проводников. Сейчас проводятся исследования с целью выяснить, в каких сферах применение нового сплава принесет наибольшую пользу.