Ученые Сколтеха впервые совместили два ионных пучка — галлия и ксенона — чтобы оценить остаточные напряжения в титановом сплаве ВТ6 на мезомасштабном уровне (0,05–0,5 мм). Это закрыло «слепую зону», где раньше не работали ни миллиметровые, ни микронные методы. Об этом Науке Mail сообщили в пресс-службе организации.
Из сплава ВТ6 делают лопатки компрессоров авиадвигателей. Остаточные напряжения возникают при обработке и эксплуатации и напрямую влияют на усталостную прочность. Традиционные макроскопические методы, например рентгеновская дифракция или сверление отверстий, работают на масштабе миллиметров. Передовые микроскопические подходы, такие как микро-кольцевое ионное травление с пучком галлия, охватывают лишь единицы микрометров. Промежуточный диапазон — от 0,05 до 0,5 мм — долгое время оставался недоступным для измерений.
Использование плазменного источника ксенона позволяет увеличить размер зоны зондирования с 5–20 мкм (Ga⁺) до 50–80 мкм (Xe⁺), что позволяет определять напряжения типа I и II по классификации Давиденкова — то есть усредненные по множеству зерен значения, критически важные для прогнозирования поведения инженерных компонентов.
Ученые провели эксперимент, похожий на матрешку: внутри широкого кольца, которое прорезали тяжелыми ионами ксенона, они вырезали узкое кольцо ионами галлия. Такой подход показал, что большие зонды «сглаживают» мелкие неровности напряжений, а маленькие — видят их во всех деталях. Также выяснилось, что уровень остаточных напряжений связан с твердостью материала. Это значит, что в будущем можно будет быстро оценивать состояние детали по ее твердости, без сложных замеров. Исследование опубликовали в журнале Measurement.
Ранее Наука Mail писала о том, что пермские ученые нашли способ повысить надежность электроники.
