Исследователи из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology, MIT) обнаружили способность металлов к самовосстановлению при определенных условиях. Об этом сообщается на сайте института.
Ученые проводили эксперименты с образцами никеля, содержащими микротрещины. Образцы подвергали растяжению, которое теоретически должно было привести к его разлому. Однако вместо этого трещины смыкались, происходило самовосстановление металла.
Эффект наблюдали аспирант Сю Гоцян (Xu Guoqiang) и профессор кафедры материаловедения и технического проектирования Майкл Демкович (Michael Demkowicz). Необычное поведение металла требовало объяснения с физической точки зрения.
Ученые решили выяснить, как в кристаллической решетке металла границы зерен взаимодействуют с трещинами.
Размер зерен кристаллической решетки и их ориентация друг относительно друга влияют на прочность и другие характеристики металла. Предпринятое исследователями компьютерное моделирование показало, что в отдельных случаях растяжение может менять структуру металла и вызвать миграцию границ зерен. Перемещение границ зерен, по мнению ученых, и дает разгадку к самовосстановлению трещин.
Гоцян и Демкович выяснили, что обусловленное этим эффектом самовосстановление металла происходит только при одном условии. А именно, при наличии дисклинации, то есть дефекта, при котором образуется упругое искажение кристаллической решетки, связанное с поворотом на определенный угол одной части кристалла относительно другой и вызывающее изменение взаимного расположения атомов, координационного числа и симметрии кристалла.
Интенсивное поле напряжения, возникающее при дисклинации, способно при определенных условиях действовать обратно эффекту приложенной силы. Иными словами, если растянуть края трещины в металле с таким дефектом в разные стороны, то трещина не увеличится, а исчезнет. Исследователи, открывшие и изучившие этот механизм самовосстановления, планируют использовать полученные знания при изобретении новых сплавов, в которых трещины смогут самостоятельно восстанавливаться при определенных видах нагрузок.
Как отмечает Демкович, эффект самозатягивания трещин может использоваться в авиации, при бурении нефтяных скважин и в других отраслях промышленности. Этот эффект сможет бороться с усталостью металлов, сможет предотвратить формирование нанотрещин и устранять их.
