Új rézötvözet javíthatja a nagy teljesítményű elektromos rendszerek megbízhatóságát

A Arizonai Állami Egyetem kutatócsoportjaa nemzetvédelmi és akadémiai intézményekkel együtt kifejlesztett egy új rézötvözetet amely hasznosnak bizonyulhat a magas hőmérsékletű hő- és szerkezeti teljesítmény szempontjából. A nanokristályos Cu-3Ta-0,5Li ötvözet akár 800 °C-os hőmérsékleten is megőrzi szilárdságát és szerkezetét több mint 10 000 órán keresztül, és ezzel jobb teljesítményt nyújt a hagyományos rézötvözetekhez képest.

A legfontosabb előrelépés az ötvözet nanoszerkezetében rejlik. Azáltal, hogy lítiumkiválásokat vittek be a tantálban gazdag kétrétegű ötvözetbe, a csapat stabilizálni tudta a belső szerkezetet, megakadályozva a szemcsék durvulását és a kúszó deformációt. Ez lehetővé teszi, hogy az anyag még hosszan tartó hőhatás alatt is megőrizze alakját és szilárdságát. Az ötvözet szobahőmérsékleten 1120 MPa folyáshatárt is elér, ami jóval magasabb, mint a meglévő kereskedelmi rézalternatíváké.

Az olyan iparágak számára, mint a számítástechnika, a repülőgépipar és a védelem - ahol a hő és a mechanikai feszültség kezelése kritikus fontosságú - ez egy teljesen új anyagválasztási lehetőség lehet. Az ötvözet hőmérsékleti és terhelési stabilitása miatt nagy teljesítményű hőelosztókban, érzékelőkben vagy könnyűszerkezetes alkatrészekben, nagy igénybevételnek kitett környezetekben való felhasználásra is alkalmas.

Míg a jelenlegi megoldások gyakran a nehezebb nikkelalapú szuperötvözetekre támaszkodnak, a Cu-Ta-Li anyag egy kisebb sűrűségű alternatívát jelent, amely hasonló vagy jobb hőállósággal rendelkezik. A kutatás jól megvilágítja, hogy az atomi szintű apró változtatások hogyan javíthatják a teljesítményt a fejlett elektronikai és ipari alkalmazások szempontjából egyaránt fontos módon.