Всем известно, что металл можно согнуть с помощью нагрева — это метод гибки, при котором заготовка нагревается до определенной температуры, что делает его более пластичным. Команда ученых из Северо-Западного университета (США) решила бросить вызов этому утверждению.
В исследовании, опубликованном в Physical Review Letters, удалось доказать, что если нагревать чистый металл на чрезвычайно высоких скоростях, он укрепляется, сопротивляясь деформации.
Чтобы проверить это, команда использовала не молоток, а специализированную установку для запуска микроскопических частиц. Они применили специализированную микробаллистическую установку, которая выстреливает микроскопическими частицами в металлические поверхности со скоростью в сотни метров в секунду (для сравнения, это в 1000 раз быстрее, чем моргание).
Удары были настолько мощными, что за одну секунду металл растянулся на 100 млн % от своей первоначальной длины. Исследование выявило явные различия в поведении металлов в зависимости от их состава. По мере того как температура приближалась к 155 °C, чистые металлы, такие как никель и золото, проявляли аномальное затвердевание, в то время как сплавы с небольшим содержанием легирующих элементов подчинялись привычному правилу: чем выше температура, тем мягче металл.
Явление обусловлено атомными вибрациями, которые действуют как микроскопический защитный механизм. При сверхбыстрых ударах атомы металла колеблются с такой силой, что физически препятствуют деформации, противодействуя приложенной силе. С повышением температуры эти колебания усиливаются, создавая более хаотичный и прочный барьер, который парадоксальным образом повышает устойчивость поверхности металла к высокоскоростным нагрузкам.
Эта сверхпрочность существует только в чистых металлах. Команда обнаружила, что добавление всего 0,3% другого элемента, аналогичного углероду, полностью устраняет эффект. Ученые предлагают использовать результаты работы при создании, например, корпуса спутников, которые нагреваются при столкновении с микрометеоритами.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что атомный 3D-сканер поможет создать природоподобные материалы.
