Číňania vytvorili brutálnu oceľ, ktorá sa takmer nedá zlomiť. Pevnosť tej obyčajnej prekonáva o 10-tisíc násobok
Výskumníci z Čínskej akadémie vied predstavujú oceľ, ktorá je mimoriadne odolná voči únave materiálu.
Výskumníci z Čínskej akadémie vied predstavili nový druh nehrdzavejúcej ocele. Ide o zliatinu, ktorá je viac ako 10-tisíckrát odolnejšia voči únave materiálu a mohla by nájsť uplatnenie ako v leteckom, tak aj vo vesmírnom priestore.
Autori v rámci svojej štúdie vysvetľujú, že únava materiálu je najčastejšou príčinou zlyhania, čo sa týka kovov. Únavu materiálu je však náročné spozorovať predčasne, no náhle zlyhanie je naozaj nebezpečné, z hľadiska bezpečnosti či už lietadiel, alebo vesmírnych rakiet.
Výskumníci z Číny v rámci svojho nového výskumu predstavili novú metódu, ktorá mnohonásobne zvyšuje odolnosť voči únave materiálu v prípade nehrdzavejúcej ocele. V rámci výskumu pridali do bežnej 304 austenitickej nehrdzavejúcej ocele doslokačnú bunkovú štruktúru. Vďaka tomu získali materiál, ktorý sa vyznačuje vzácnou kombináciou vysokej sily a excelentnej odolnosti.
“Zavedením priestorovo gradientne usporiadanej dislokačnej bunkovej štruktúry do tradičnej austenitickej nehrdzavejúcej ocele 304 sme úspešne dosiahli vysokú pevnosť a vynikajúcu odolnosť proti cyklickému tečeniu: jej medza klzu sa zvýšila 2,6-krát a rýchlosť jej rohatkovej deformácie sa znížila o 2 až 4 rády v porovnaní s nehrdzavejúcou oceľou a inými zliatinami rovnakej pevnosti, čím sa zlepšila odolnosť štrukturálnych materiálov proti pretrhnutiu. Uskutočnenie tejto ultranízkej rýchlosti račňovej deformácie pochádza z nového mechanizmu nepretržitého dynamického zdokonaľovania dislokačných buniek, ktorým dominujú stohovacie chyby s vysokou hustotou, a koherentnej fázovej transformácie z tvárne centrovanej kubickej na hexagonálnu uzavretú (FCC-HCP) martenzitickú štruktúru v podmienkach asymetrického cyklického napätia, ktorá je v podstate odlišná od tradičného mechanizmu fázovej dislokácie,” píšu výskumníci z Čínskej akadémie vied.
Mimoriadna odolnosť voči únave materiálu
Autori štúdie taktiež zvýšili odolnosť voči akumulovanej únave ocele až o 10-tisíc násobok, informuje Interesting Engineering. Vysvetľujú, že kostrová štruktúra má len tristotinu priemeru ľudského vlasu. Táto štruktúra ale hrá významnú úlohu pri zvládaní tlaku.
Výskumníci vytvorili mimoriadne odolnú oceľ tým, že otáčali kov v stroji. Tým dokázali vytvoriť stabilnú, priestorovo vrstvenú dislokačnú štruktúru. V podstate výskumníci vytvorili 3D protinárazovú stenu vo vnútri materiálu. Táto “stena” pomáha oceli odolať poškodeniu spôsobenom externými silami.
Neprehliadni
“Vytvorili sme mimoriadne jemnú, no koherentnú lamelárnu štruktúru, ktorá má veľkosť do 10 nanometrov. Táto štruktúra výrazne zvyšuje odolnosť voči poškodeniu,” tvrdia výskumníci.
Ako sme už naznačili na začiatku, nová odolná oceľ by mohla nájsť uplatnenie v prostrediach s najnáročnejšími podmienkami. Autori štúdie vidia použitie vo vesmírnom alebo leteckom priemysle. Taktiež by sa nová oceľ mohla použiť aj v podmorských projektoch, kde oceľ tlečí mimoriadne vysokému tlaku.
Extrémne pevné materiály
Začiatkom tohto roka rozvírila vody materiálových vied aj štúdia, ktorá priniesla nanomateriál, ktorý má pevnosť ocele, no ľahkosť polystyrénu. Tento materiál by mohol nájsť uplatnenie v automobilovom a leteckom priemysle.
Nanomateriály sú materiály, ktoré sa skladajú z drobných stavebných prvkov, ktoré sa opakujú. Tieto prvky majú na šírku len niekoľko stoviek nanometrov. Výskumníci vysvetľujú, že ak by sme chceli dosiahnuť šírku ľudského vlasu, bolo by nám treba viac ako sto týchto opakujúcich sa prvkov. V prípade nového materiálu sú jeho stavebné prvky zložené z uhlíka. Usporiadané sú v komplexných 3D štruktúrach, ktoré nazývame nanomriežky.
Počas navrhovania neuveriteľne pevného a ľahkého nového materiálu spolupracovali výskumníci z technologickým inštitútom KAIST (pozn. Korea Advanced Institute of Science and Technology) v Južnej Kórei. Výskumníci z KAIST implementovali pri vývoji materiálu špeciálny algoritmus. Ten sa učil zo simulovaných geometrií aby následne navrhol najlepšie možné geometrie materiálu, ktoré by viedli k lepšiemu rozloženiu záťaže a zlepšili by pomer sily k váhe materiálu. Viac sa o tomto revolučnom materiáli môžeš dočítať v tomto článku.
Komentáre