Ученые США разработали метод прогнозирования усталостной прочности сплавов
Автоматизированная электронная визуализация с высоким разрешением, разработанная исследователями из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне, США, может фиксировать процесс наномасштабной деформации, приводящей к разрушению металла и поломке в месте ее возникновения, сообщает 19 сентября пресс-служба университета.
Новый метод поможет ученым быстро, за считанные часы, а не месяцы или годы, как это происходит при использовании современных методов, прогнозировать усталостную прочность любого сплава и разрабатывать новые материалы для инженерных систем, испытывающих многократные нагрузки.
Результаты исследования, проведенного под руководством профессоров материаловедения и инженерии Жана-Шарля Стинвилля и Мари Шарпан, представлены в статье «О происхождении усталостной прочности в кристаллических металлических материалах», опубликованной в журнале Science.
Как поясняет Стинвилль, усталость металлов и сплавов, приводящая к их разрушению (например, многократное сгибание и разгибание металлической скрепки), служит основной причиной отказа многих инженерных систем.
При этом определение взаимосвязи между усталостной прочностью и микроструктурой является сложной задачей, так как металлические материалы имеют сложную структуру с параметрами в диапазоне от нанометрового до сантиметрового масштаба.
Мари Шампань рассказала: «Эта многомасштабная проблема является давней, потому что мы пытаемся наблюдать за редкими событиями нанометрового размера, которые контролируют макроскопические свойства и могут быть уловлены только путем исследования больших областей с высоким разрешением».
Существующий в настоящее время метод определения усталостной прочности металлов применяет традиционные механические испытания, дорогостоящие, трудоемкие и не дающие полной картины основной причины отказа, отметила она.
В проведенном исследовании ученые установили, что статистическое исследование наноразмерных событий, проявляющихся на поверхности металла при деформации, может точно и быстро дать информацию об усталостной прочности металлов.
По словам Стинвилля, их команда первой обнаружила эту взаимосвязь, производя автоматизированную корреляцию цифровых изображений с высоким разрешением, полученных сканирующим электронным микроскопом.
Ученые продемонстрировали эту взаимосвязь на сплавах алюминия, кобальта, меди, железа, никеля, стали и тугоплавких сплавах, которые широко используются в промышленности.
