Исследователи из Университета Пердью в штате Индиана, США разработали инновационную обработку высококачественного стального сплава, которая привела к удивительной прочности и пластичности — двум свойствам, которые обычно трудно сочетать.
Обработка создает сверхмелкие металлические зерна на самом внешнем слое стали, которые демонстрируют уникальное поведение при деформации, что приводит к сверхпластичности металла. Хотя точный механизм этого явления остается неясным, последствия исследования значительны.
Используемый в исследовании стальной сплав, известный как Т-91, обычно используется в атомной и нефтехимической промышленности. Тем не менее, исследователи считают, что эта обработка может иметь широкое применение, включая автомобильные оси, подвесные тросы и другие структурные компоненты, для которых требуется прочная и пластичная сталь.
Одним из самых важных аспектов этого исследования является открытие структуры «наноламината» в обработанной стали. Он состоит из ультратонких металлических зерен, выступающих примерно на 200 микрон от поверхности. Снимки микроскопии выявили неожиданные формы деформации обработанной стали, которая получила название G-T91 (градиент T91). Ранее исследовательское сообщество не сталкивалось с таким явлением.
Хоть такие металлы, как сталь, и могут казаться однородными, при этом они состоят из отдельных кристаллов, называемых зернами. Когда металл подвергается деформации, эти зерна могут деформироваться таким образом, что структура металла не разрушается. И это позволяет ему растягиваться и изгибаться. Более крупные зерна могут выдерживать большую нагрузку, чем мелкие, создавая компромисс между крупнозернистыми деформируемыми металлами и мелкозернистыми прочными металлами.
При исследовании было обнаружено, что размеры зерен увеличиваются от поверхности к центру материала. На поверхности самые маленькие ультратонкие зерна имели размер менее 100 нанометров, а зерна в центре были в 10–100 раз больше. Модифицированный образец G-T91 продемонстрировал однородную деформацию около 10%.
По сообщению пресс-службы Университета Пердью