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冶金学：2400℃において100 MPaの引張強度を示す延性合金
Nature 655, 8121 doi: 10.1038/s41586-026-10708-z
極限用途には、2000℃を超える温度で熱機械的荷重に耐えられる強度を持つだけでなく、室温で非常に成形しやすくて複雑形状の部品に加工できる材料が必要である。後者の条件は脆いセラミックや金属間化合物を除外し、選択肢を高延性金属とその合金に制限する。しかし、そうした材料では超高温において十分な強度に到達するのは難しいと考えられている。今回我々は、高温強度と成形しやすさの両方を同時に実現する鋳造合金のブレークスルーを示す。ホウ素を介する新しいin situ酸化反応を用いて、ホウ素によって安定化されHfO2によって強度が高められたTa系合金を慎重に作製したところ、直径約50 nmの酸化物粒子が結晶粒内部に高密度かつ均一に分散した。この新しい合金は、引張降伏強度の観点における超高温での空白部分を埋め、2000℃で約200 MPa、2400℃で約100 MPaを示すと同時に、室温において優れた強度–延性バランス（800 MPaを超える最大引張強度と約35％の破断伸び）を持つ。この特性の組み合わせは、これまでの全ての耐火合金（多種主要元素合金を含む）を凌駕している。さらに、酸化物ナノ粒子周囲のホウ素偏析によって、2000～2400℃における結晶粒粗大化に対する優れた熱安定性がもたらされた。従って今回の戦略は、従来の酸化物分散強化を超えて、極端な温度における耐荷重用途を可能にする高延性耐火合金を実現可能にするものである。
