Получать сплав ниобия-кремния крайне сложно, особенно в промышленных масштабах. Во-первых, из-за медленного роста кристаллов, во-вторых, из-за хрупкости. Формирование кристаллов требует времени: примерно 100 часов при температуре 1600 градусов Цельсия. Более того, при комнатной температуре материал оказывается очень хрупким — и не подходящим для двигателей.

Команда ученых из Академии наук Китая успешно преодолела эти трудности и разработала метод быстрого охлаждения, ускоряющий рост кристаллов до 9 см в секунду. А добавление гафния в сплав повысило его прочность при комнатной температуре. (Уточнение: данные о 9 см в секунду приводят все англоязычные источники со ссылкой на китайцев, но в китайском оригинале этой цифры нет. Возможно, она есть в какой-то закрытой публикации, но мы не нашли никаких ссылок на неё.)

Эксперименты в условиях невесомости позволили изменить поведение материала. При низкой гравитации процессы роста и отвердевания кристаллов начинают протекать иначе, чем на Земле. В частности, в ходе быстрого отвердевания сплава на орбите возникает усадочная пористость.

Это открытие способно, как пишет SCMP, совершить революцию в аэрокосмической отрасли. По оценкам разработчиков, лопатки турбовентиляторного двигателя, изготовленные из ниобий-кремниевого сплава, сможет выдерживать температуру 1700 С°. Этот сплав легче, чем никелевые или титановые сплавы, которые сегодня используют в тех же целях, а по пределу прочности при сжатии втрое превосходит их.

В прошлом году специалисты США разработали и напечатали самый легкий сплав, устойчивый к трещинам и выдерживающий температуру до 1300 градусов Цельсия. Эта технология позволяет применять аддитивный метод в производстве лопаток для газовых турбин, которые используются для выработки электричества, а также в турбореактивных двигателях самолетов и ракет.