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

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.

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.