2 во 1: Овој иновативен третман ги прави челичните легури и поцврсти и пофлексибилни

Силата и флексибилноста се две спротивности кои треба да бидат добро избалансирани во челикот. Но, американските инженери неодамна развиле нов третман кој може да се примени на челичните легури за во исто време да ги направи поцврсти и поеластични, што би резултирало со широк опсег на употреба во енергетиката и воздухопловството.

Овие две својства обично се спротивставени едни со други, што доведува до создавање компромиси што треба да се направат во зависност од примената. Кај металите, сè се сведува на ситни зрна што го сочинуваат материјалот. Од една страна, поголемите зрна подобро се деформираат за да овозможат подобра еластичност, додека помалите зрна можат да издржат поголеми напрегања, со што се зголемува цврстината на металот.

Третман врз основа на прилагодување на зрната

Во новоата студија, научниците од Универзитетот Purdue од Индијанаполис и нивните колеги од Националната лабораторија Sandia развиле третман за челик кој може подобро да ја балансира силата и еластичноста со прилагодување на зрното.

Тимот ја третирал легурата на челик позната како Т-91 за да произведе нов материјал што го нарекле Gradient T-91 (G-T91), кој, како што сугерира неговото име, има градиент на големината на зрната во својот состав.

Со третманот се создава тенок слој од ултрафини метални зрнца што оди од површината кон внатрешната страна со дебелина од околу 200 микрометри. Надворешните зрна се помали од 100 нанометри, додека оние во средината се и до 100 пати поголеми.

На овој начин, G-T91 има 36% поголема јакост и за 50% подобра пластичност од T-91, објаснува Zhongxia Shang, водечки автор на студијата.

„Ова е убавината на структурата, центарот е мек за да може да издржи пластичност, но со воведувањето на наноламинати, површината стана многу поцврста. Крупните зрна се грижат за истегнување, а ситните зрна издржуваат стрес. Сега можете да направите материјал кој има комбинација на цврстина и еластичност“, изјави Shang за New Atlas.

За да видат како функционира третманот, членовите на тимот со скенирање со електронски микроскоп направиле фотографии од материјалот во различни фази на применетото напрегање.

Ултрафините зрна обично се блиску до површината вертикално ориентирани, но како напрегањето се применува поинтензивно, тие почнуваат да добиваат поглобуларна форма, а потоа се вртат и се растегаат хоризонтално. Ова му овозможува на челикот да се деформира поефикасно.

Сепак, како и зошто се движат зрната на овој начин останува мистерија. Тимот планира да ја реши оваа непознаница преку понатамошна работа, со цел да постигне уште поефикасен распоред и да создаде материјали со различни својства.