Календарь новостей

« Ноябрь 2024 »
Пн	Вт	Ср	Чт	Пт	Сб	Вс
	1	2	3
4	5	6	7	8	9	10
11	12	13	14	15	16	17
18	19	20	21	22	23	24
25	26	27	28	29	30

Трещины в металле могут самоисцеляться

Источник: mit.edu

Об этом сообщили исследователи Массачусетского технологического института (США) профессор Михаил Демкович и аспирант Сюй Цян. Ученые проводили эксперименты с кусками металла, содержащими микротрещины. И получили настолько неожиданный результат, что вначале не поверили своим глазам. Образцы металла подвергали напряжению, которое (по теории) должно было бы привести к разлому его на части. Но при определенных условиях наблюдался обратный эффект — края трещины смыкались вместе, происходило самоисцеление металла. Сперва ученые провели повторный эксперимент, чтобы убедиться в отсутствии ошибки. Затем они попытались разобраться в причинах необычного явления. Оказалось, что самоисцеление зависит от того, как границы зерен взаимодействуют с трещинами в кристаллической микроструктуре металла (в данном зерен никеля, являющегося основой для жаропрочных сплавов).

Большинство металлов состоят из крошечных кристаллических зерен, размеры и ориентации которых влияют на прочность и другие характеристики. Компьютерное моделирование показало, что в некоторых случаях стресс может изменить микроструктуру металла и вызвать миграцию границ зерен. Именно перемещение границ зерен является ключом к исцелению трещин. Идея о том, что границы кристаллических зерен могут перемещаться внутри твердого металла, широко изучалась в течение последних 10 лет. Но профессор Демкович с коллегами выяснили, что самовосстановление происходит только при определенном типе границ. Если граница частично находится внутри зерна, но не проникает через него насквозь, возникает тип дефекта, известный как дисклинация. Дисклинация была впервые замечена еще 100 лет назад, но до сих пор считалась просто любопытным явлением. Когда ученые обнаружили самоисцеление трещин, им потребовалось некоторое время, чтобы убедиться в наличии дисклинаций в образцах.

Этот дефект имеет интенсивное поле напряжения, которое может быть настолько сильным, что способно производить изменения, обратные эффекту приложенной нагрузки. Другими словами, если два края трещины попытаться растащить в разные стороны, трещина не увеличится, а, напротив, затянется. Обнаружив и изучив этот удивительный механизм, исследователи планируют создать новые компьютерные модели. Они позволят проектировать металлические сплавы таким образом, чтобы трещины в них самоисцелялись при нагрузках, типичных для некоторых приложений. Методы управления микроструктурами сплавов уже существуют, так что задача достижения нужного результата является довольно простой. Как отмечает профессор Демкович, если инженеры смогут предотвратить формирование и распространение нанотрещин, или способствовать их исцелению, это позволит увеличить срок службы и безопасность работы многих важнейших устройств.

Подготовлено по материалам (источник): mit.edu
Дата: 10 октября 2013
Другие новости, которые читают вместе с этой: Новые ключи к износу: скользящие металлы демонстрируют поведение жидкостей Найден способ повышения прочности алюминиевых сплавов Гибкая керамика с памятью формы Ученые разработали самовосстанавливающийся бетон Контролируемые трещины в наноматериалах В лаборатории Беркли раскрыли тайну идеального алюминиевого сплава