Вчені знайшли спосіб перемогти крихкість металів
Вчені з Університету Макгілла та Федеральної політехнічної школи Лозанни у Швейцарії вивчили крихкість металів і з'ясували, як на це найважливіша властивість металів впливає водень.
Водень, як найлегший елемент, легко розчиняється і мігрує всередині металів, роблячи їх більш крихкими і схильними до поломок. Це явище було відкрито в 1875 році, і з тих пір водневе охрупчіваніе (перехід матеріалу від в'язкого стану до тендітному) є постійною проблемою для проектування конструкцій в різних галузях промисловості: від ручних інструментів до літаків і ядерних реакторів. Незважаючи на десятиліття досліджень учені усе ще не до кінця розуміють фізику, лежачу в основі водневого охрупчивания. Через це важко створити достовірну модель, передбачати поведінку конструкції в тих чи інших умовах або через багато років. В результаті промислові дизайнери змушені вдаватися до дорогого і небезпечного методу проб і помилок.
Група вчених вперше змогла ретельно вивчити поведінку водню в металі на нанорівні. Завдяки цьому вдалося створити нову модель, вперше здатну точно передбачити появу «водневої» крихкості.
Нова модель вже успішно застосована для прогнозування поведінки феритної сталі і повністю узгоджується з результатами експериментів з реальними зразками. Таким чином, металурги отримали цінний інструмент для розробки наступного покоління міцних і довговічних конструкційних матеріалів.
У нормальних умовах метали можуть зазнавати істотні пластичні деформації при дії сили. Ця пластичність пов'язана з присутністю нано-і мікротріщин, які створюють місця руху атомів (дислокації) і знімають напругу в металі.
Дислокації можна розглядати як «транспортні засоби», а нано-і мікротріщини - як «транспортні вузли» пластичної деформації. Таким чином корисні властивості, такі як пластичність і в'язкість, засновані на роботі цих структурних особливостей металів. На жаль, ці нано-і мікротріщини також залучають атоми водню, які створюють свого роду «пробки» і блокують рух атомів. У кінцевому підсумку це призводить до руйнування матеріалу - метал не гнеться, а ламається.
