Новости
Ракурс
Через 30 лет военных уже могут защищать новые конструкционные материалы, фото: U. S. Army

Высокие технологии: революционный способ сгибания металлов может сделать военную технику крепче

13 авг 2019, 20:16

Почти 100 лет ученые полагали, что понимают все, что нужно знать о том, как металлы сгибаются. Однако оказалось, что они ошиблись.

Американские ученые из Университета Висконсин-Мэдисон в рамках исследования, финансируемого Управлением армейских исследований США, установили, что правила сгибания металла не такие уж жесткие и четкие. Новый механизм изгиба, разработанный исследователями, может позволить инженерам укрепить материал, не подвергая его риску разрушения, сообщает издание EurekAlert со ссылкой на статью в Nature Communications.

Это открытие создает новые возможности для проектирования материалов, — отмечают исследователи. — Оно добавляет еще один параметр, который мы можем контролировать, чтобы обеспечить прочность и пластичность.

Ученые отмечают, что это открытие потенциально заложило техническую основу для разработки нового поколения современных прочных и долговечных конструкционных материалов, которые в конечном итоге могут быть использованы в будущей военной технике и машинах.

Сегодня инженеры манипулируют прочностью металла с помощью таких методов, как холодная обработка или отжиг, которые влияют на металл через небольшие, но важные структурные нарушения, называемые дислокациями.

Этот подход существует с 1934 года, когда три исследователя независимо друг от друга поняли, что дислокация объясняет парадокс: металлы гораздо легче поддаются изгибу, чем их молекулярные структуры, которые обычно принимают форму регулярно повторяющихся трехмерных сеток.

Дислокации — это крошечные неровности в хорошо упорядоченной кристаллической решетке металла, дополнительная кристаллическая плоскость, вставленная в кристаллическую решетку.

Так выглядит дислокация, фото: «Википедия»

Обычные металлы сгибаются, потому что дислокации способны двигаться, позволяя материалу деформироваться, не порывая все связи внутри его кристаллической решетки одновременно.

Поэтому ученые были действительно шокированы, когда обнаружили, что материал самарий-кобальт, который является интерметаллическим (химическим соединением между металлами, которое образуется в результате взаимодействия компонентов при сплавке, конденсации из пара, диффузии и т. д.), легко сгибался, хотя его дислокации и были зафиксированы на месте.

Вместо этого, изгиб самария-кобальта привел к образованию узких полос внутри кристаллической решетки, где молекулы принимали форму свободной «аморфной» конфигурации вместо обычной, сетчатой структуры в остальной части металла.

Эти аморфные полосы позволили металлу согнуться.

Это почти как смазка, — отмечают исследователи.

Исследование показывает, что интерметаллические соединения можно ощутимо деформировать даже если проскальзывания дислокаций отсутствует, — подчеркивают ученые.

Теперь исследователи планируют заняться поиском других материалов, способных изгибаться подобным образом. В последующем они надеются использовать это явление, чтобы настроить свойства материала на прочность и гибкость.

Ожидается, что в военной технике новые металлы появятся через 25−30 лет.

Напомним, недавнее неожиданное открытие американских ученых может изменить способ использования никеля промышленностью.


Заметили ошибку?
Выделите и нажмите Ctrl / Cmd + Enter




Загрузка...
Загрузка...