Проблема хрупкости металлов преодолена

07.12.2012

Ученые из Университета Макгилла и Федеральной политехнической школы Лозанны в Швейцарии изучили хрупкость металлов и выяснили, как на это важнейшее свойство металлов влияет водород.

Водород, как самый легкий элемент, легко растворяется и мигрирует внутри металлов, делая их более хрупкими и склонными к поломкам. Это явление было открыто в 1875 году, и с тех пор водородное охрупчивание (переход материала от вязкого состояния к хрупкому) является постоянной проблемой для проектирования конструкций в различных отраслях промышленности: от ручных инструментов до самолетов и ядерных реакторов. Несмотря на десятилетия исследований ученые все еще не до конца понимают физику, лежащую в основе водородного охрупчивания. Из-за этого трудно создать достоверную модель, предсказывающую поведение конструкции в тех или иных условиях или спустя много лет. В результате промышленные дизайнеры вынуждены прибегать к дорогостоящему и опасному методу проб и ошибок.

Группа ученых впервые смогла тщательно изучить поведение водорода в металле на наноуровне. Благодаря этому удалось создать новую модель, впервые способную точно предсказать появление "водородной" хрупкости. Новая модель уже успешно применена для прогнозирования поведения ферритной стали и полностью согласуется с результатами экспериментов с реальными образцами. Таким образом, металлурги получили ценный инструмент для разработки следующего поколения прочных и долговечных конструкционных материалов.

В нормальных условиях металлы могут претерпевать существенные пластические деформации при воздействии силы. Эта пластичность связана с присутствием нано- и микротрещин, которые создают места движения атомов (дислокации) и снимают напряжение в металле.

Дислокации можно рассматривать как "транспортные средства", а нано- и микротрещины - как "транспортные узлы" пластической деформации. Таким образом полезные свойства, такие как пластичность и вязкость, основаны на работе этих структурных особенностей металлов. К сожалению, эти нано- и микротрещины также привлекают атомы водорода, которые создают своего рода "пробки" и блокируют движение атомов. В конечном итоге это приводит к разрушению материала - металл не гнется, а ломается.

<< Назад: Искусственная радуга для солнечных батарей 07.12.2012

>> Вперед: Золотые детекторы взрывчатки 06.12.2012

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Искусственный мозговой матрикс 29.11.2025

Биоинженерия стремительно выходит за пределы традиционной работы с клетками и биоматериалами. Ученые пытаются не просто выращивать ткани, но и воссоздавать механизмы, управляющие жизнью клеток в реальном организме. Одним из наиболее амбициозных направлений стала разработка искусственных матриксов, которые могли бы подменить природную среду и дать исследователям возможность изучать работу мозга без участия биологических компонентов. На этом фоне работа специалистов Калифорнийского университета в Риверсайде представляет собой особенно заметный шаг вперед. В центре их исследования - платформа BIPORES, созданная полностью из синтетических веществ. Цель проекта заключалась в попытке смоделировать сложную, многослойную структуру внеклеточного матрикса, который в настоящем мозге обеспечивает питание, связь и организацию нервных клеток. При этом разработчики сознательно отказались от каких-либо белков, традиционно необходимых для прикрепления клеток, таких как ламинин или фибрин. Это решени ...>>

Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Понимание того, как формировались первые структуры во Вселенной, требует взгляда в эпохи, в которых не существовало ни звезд, ни галактик, ни привычных нам источников света. Научные группы по всему миру пытаются восстановить картину тех времен при помощи слабейших радиосигналов, оставшихся от водорода, который наполнял космос вскоре после Большого взрыва. Новые результаты, полученные на радиотелескопе Murchison Widefield Array в Австралии, неожиданным образом меняют представление об этих ранних этапах. Сразу после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад, пространство стремительно расширялось и остывало. Через несколько сотен тысяч лет образовался нейтральный водород, и началась так называемая эпоха тьмы, когда Вселенная была лишена источников излучения. Лишь значительно позже гравитация собрала газ в плотные области, где зародились первые звезды и ранние черные дыры, а их интенсивное излучение привело к реионизации водорода и окончательному появлению света. ...>>

Случайная новость из Архива Частицы темной материи могут быть сверхлегкими 15.03.2015 Темную материю, которая взаимодействует с веществом только гравитационно и оттого не видна, предложили для объяснения особенностей движения галактик. Однако найти частицу темной материи пока никому не удалось. Более того, непонятно даже, где искать. Большинство физиков считают, что это тяжелые частицы, и надеются найти их в экспериментах на мощных ускорителях. Однако ничто не мешает темным частицам быть легкими. Именно легкую частицу, массой в сотую долю массы электрона, предложил искать Джеймс Бэтман из Саутгемптонского университета вместе со своими коллегами. В коллайдере такую частицу не найдешь. Более того, весьма вероятно, что ее вообще не найти на Земле: из-за малой массы она не должна упасть внутрь нашей планеты - тепловое движение вещества атмосферы этому помешает. А значит, из таких частиц должен формироваться не сгусток внутри космического тела, о котором рассуждают некоторые исследователи, но внешнее облако, своеобразный верхний слой атмосферы. Для этого нужно, чтобы гравитация тела подавила кинетическую энергию частиц космического потока. (В том, что поток темных частиц сквозь Солнечную систему существует, вроде бы никто не сомневается.) В этом потоке и предлагается удить долгожданную добычу. Делать это можно на орбитальной установке, задуманной исследовательским консорциумом MAQRO (макроскопические квантовые резонаторы). Предполагается, что если облако легчайших наночастиц вещества окажется на пути потока легких темных частиц, то при соударении с ними наночастицы станут смещаться, а это можно измерить сверхточным прибором. Когда такой эксперимент будет поставлен, физики приблизятся к решению загадки темной материи, причем их устроит и положительный, и отрицательный результат. Если же темные частицы действительно окажутся сверхлегкими, встанет новый вопрос: на какой высоте расположено их облако и как оно меняется со временем?

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025