Ученые нашли новый принцип создания металлов для экстремального холода
Международная группа ученых выяснила, почему два сплава на основе ниобия и титана не становятся хрупкими даже при -253°C, и это открытие может помочь в создании металлов для энергетики, транспорта и аэрокосмической отрасли, передает Kazinform со ссылкой на Оксфордский университет.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature. На морозе многие металлы становятся прочнее, но теряют способность гнуться и тянуться. Из-за этого небольшая трещина, которая в тепле не представляла бы опасности, на холоде может быстро разрастись и привести к разрушению. Особенно этому подвержены металлы с определенным строением кристаллов, например железо, вольфрам и хром.
Изученные сплавы ведут себя иначе. Даже при -253°C ученые не заметили, чтобы они становились хрупкими. Оказалось, что когда привычный механизм деформации металла на холоде перестает работать, в этих сплавах включается запасной. Металл перестраивает свою внутреннюю структуру и находит новый способ деформироваться, вместо того чтобы треснуть. Авторы сравнивают это с объездными дорогами, которые открываются, когда привычные пути перекрыты.
По мнению ученых, понимание этого механизма дает новую стратегию создания металлов для работы в экстремально холодных условиях.
— Нас удивило, что эти сплавы сохраняют исключительно высокую устойчивость к повреждениям даже при 20 К. Такие материалы могут оказаться особенно полезными для деталей, которые в процессе эксплуатации испытывают как очень высокие, так и очень низкие температуры, — отметила профессор кафедры инженерных наук Оксфордского университета Дун Лю.
Ведущий автор работы Дэвид Кук, проводивший исследование в Калифорнийском университете в Беркли, а ныне работающий в Кембриджском университете, считает, что полученные данные позволят создавать такую внутреннюю структуру металла, при которой он сам находит способ оставаться пластичным при экстремальных температурах.
Для эксперимента образцы охладили гелием до -253°C и растягивали на испытательной машине, измеряя, какую нагрузку они выдерживают. Затем металл изучили под электронными микроскопами и с помощью компьютерного моделирования. Испытания проходили в Центре нейтронных и мюонных исследований ISIS в Оксфордшире.
Исследование провели ученые Оксфордского университета, Калифорнийского университета в Беркли, Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли и других научных центров Великобритании, США и Сингапура.
Ранее сообщалось, что Казахстан планирует производить полупроводники вместе с бельгийскими учеными.
