Нагрузка на металл приводит к деформации и появлению трещин, дефектов и, наконец, к полному разрушению изделия. Это называют усталостью металла. Китайские ученые нашли способ преодолеть усталость металла, превратив обычную нержавеющую сталь в материал, сочетающий прочность, пластичность и долговечность. Для этого им пришлось скрутить металл, как мокрое полотенце.
Команда материаловедов из Академии наук Китая смогла изменить внутреннюю структуру стали, скручивая ее, как мокрое полотенце. Эта модификация не только более чем в два раза увеличила предел текучести металла, но и увеличила его устойчивость к повреждениям, возникающим в результате усталости металла, в 10 000 раз.
В интервью государственному телеканалу CCTV руководитель исследовательской группы профессор Лу Лэй заявил, что видимых изменений на поверхности материала до и после обработки не наблюдалось, но «его внутренняя структура трансформировалась», пишет SCMP.
Добиться считавшегося невозможным сочетания прочности, пластичности и долговечности ученым позволило внедрение пространственно-градиентной ячеистой дислокационной структуры в обычную аустенитную нержавеющую сталь марки 304. В итоге предел текучести увеличился в 2,6 раза, а скорость деформации снизилась на 2-4 порядка по сравнению с нержавеющими сталями и другими сплавами с аналогичной прочностью.
По словам Лу, сверхнизкая скорость деформации является результатом действия ячеистой дислокационной структуры под асимметричным циклическим напряжением. Этот новый механизм способствует непрерывному динамическому измельчению дислокационных ячеек. Многократно скручивая металл, исследователи сформировали внутри материала трехмерную противоударную стенку субмикронного масштаба, которая защищает металл от внешних воздействий.
Потенциальные области применения нового металла — подводные трубопроводы, авиационные детали, коленвалы, шатуны и прочие компоненты двигателей, которые подвергаются высокому давлению. Также технология может пригодиться в производстве высокотехнологичного оборудования и в машиностроении.
