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:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

LG и Prime Video: студияная версия кинематографа 31.07.2026

Современные телевизоры предлагают множество режимов изображения, которые автоматически корректируют цвета, контраст и резкость. Однако создатели фильмов часто жалуются, что дополнительная обработка искажает их замысел. Новая функция, появившаяся на телевизорах LG, пытается решить эту проблему, передавая контроль над настройками непосредственно студии. LG и Prime Video запустили режим "Оригинал автора" - первую настройку изображения, которой управляет сама студия. Он доступен только на OLED evo 2026 модельного года. LG Electronics и Prime Video объявили о совместной инициативе, приуроченной к стриминговой премьере фильма "Властелины Вселенной". В рамках сотрудничества на телевизорах компании появились две новые функции - режим изображения "Оригинал автора" и голосовая команда для пульта Magic Remote. Ключевая новинка - режим "Оригинал автора", который в LG называют первым в области настройки изображения для стримингового контента. Его отличие от распространенного FILMMAKER MODE за ...>>

Астронавты на Марсе не смогут выжить даже в скафандрах 30.07.2026

Высадка людей на Марс остается одной из самых амбициозных целей космических агентств. Красная планета лишена пригодной для дыхания атмосферы и подвергается высокому уровню солнечной радиации, поэтому астронавты смогут находиться на ее поверхности только в специальных скафандрах. Однако новые исследования показывают, что даже самые современные космические костюмы могут оказаться непригодными для работы в условиях марсианской гравитации. По результатам испытаний стало ясно, что новые скафандры NASA не подходят для использования астронавтами на Красной планете. На Марсе отсутствует воздух, пригодный для дыхания, а также наблюдается высокий уровень солнечной радиации. Это лишь некоторые из многих факторов, которые усложнят нахождение людей на поверхности. Современные скафандры не рассчитаны на марсианскую гравитацию, составляющую примерно 38 процентов земной. Новейшее поколение костюмов просто слишком тяжелое для использования на Марсе, пишет Phys. Новая серия скафандров, которую раз ...>>

Случайная новость из Архива Темная материя стала темнее 10.04.2018 Международная группа астрономов под руководством Ричарда Мэсси (Richard Massey) из Даремского университета в Англии опровергла "осветление" темной материи, то есть существование негравитационного взаимодействия между сгустками невидимого вещества. Ученые сообщили об обнаружении признаков негравитационного взаимодействия в темной материи, которая находится в галактическом скоплении Abell 3827 в 1,3 миллиарда световых лет от Земли. Исследователи изучили распределение массы в четырех сталкивающихся галактиках, используя эффект гравитационной линзы, когда некий объект искривляет траектории лучей света. Предполагается, что в центрах галактик находится гало темной материи, чем объясняются особенности кругового движения звезд вокруг ядра. Три сгустка темной материи в Abell 3827 соответствовали расположению трех галактик, однако четвертый сгусток в своем движении отставал от рядом расположенной галактики на пять тысяч световых лет. Это, по мнению ученых, указывало на то, что в темной материи действуют не только гравитационные силы, но и какие-то другие взаимодействия. В новом исследовании астрономы использовали комплексы радиотелескопов Atacama Large Millimeter Array и Very Large Telescope в Чили, что позволило провести более детальную спектроскопию галактик и минимизировать искажения, возникающие из-за эффекта гравитационного линзирования. Оказалось, что местоположение гало в галактиках соответствовали модели ?CDM, согласно которой темная материя взаимодействует только через гравитационные силы. Темная материя, по оценкам космологов, составляет 22 процента всей массы Вселенной (74 процента занимает темная энергия, а остальная доля приходится на видимое вещество). Она не взаимодействует с обычным веществом через электромагнитные и другие поля, за исключением гравитации. Вывод о ее существовании был сделан на основе наблюдения за астрономическими объектами, которые вели себя так, словно на них влияет скрытая от прямого наблюдения масса. На настоящий момент до сих пор не обнаружены частицы, из которых могла бы существовать темная материя.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026