Изучение сосредоточилось на металле, произведенном с наноблизнецами, маленькими линейными границами в ядерной решетке металла, у которых имеется аналогичные прозрачные структуры с обеих сторон. Изучение продемонстрировало, что nantowins оказывают помощь стабилизировать недостатки, которые связаны с повторяющимся напряжением, каковые появляются на ядерном уровне и ограничивают накопление связанного с усталостью повреждения.
«Девяносто процентов неудачи в технических структурах и металлических компонентах через усталость», сообщил Хуацзянь Гао, учитель в Школе Университета Брауна Технического и соответствующего автора нового изучения. «Эта работа воображает потенциальный путь к более стойким к усталости металлам, каковые были бы нужный в практически каждом урегулировании разработки».Гао создал в соавторстве изучение с Хаофэй Чжоу, постдокторским исследователем в Брауне, наровне с Куингсоном Пэном, Киухонгом Лу и Лэй Лу из китайской Академии наук.Дабы изучить эффекты усталости наноблизнецов, исследователи нанесли слой металла гальваническим методом на оптовые образцы меди с близко расположенными двойными структурами в прозрачных зернах пластин.
Тогда они выполнили последовательность опытов, в которых они протянули и много раз сжимали пластины при разных амплитудах напряжения и измеряли ответ напряжения, который связан с материалом, применяя совокупность тестирования усталости. Начиная с амплитуды напряжения.02 процентов, исследователи прогрессивно увеличивали амплитуду каждые 1 500 циклов до.04, тогда.06, наконец достигая максимума в.09 перед отстранением вниз через амплитуды напряжения.Тесты продемонстрировали, что ответ напряжения наноявляемой правильной копией меди скоро стабилизировался при каждой амплитуде напряжения.
Что еще более принципиально важно, Гао сообщил, изучение отыскало, что ответ напряжения при каждой амплитуде напряжения был тем же самым на протяжении второй половины опыта, в то время, когда металл был иногда повторен через каждую амплитуду напряжения во второй раз. Это указывает, что материал не укрепился либо смягчился под напряжением, потому, что большая часть металлов, как будут ожидать, сделает.«Не обращая внимания на то, что уже был через тысячи циклов напряжения, материал продемонстрировал тот же самый ответ напряжения», сообщил Гао. «Это говорит нам, что реакция на циклическое напряжение свободна от истории – повреждение не накапливает метод, которым это делает в неспециализированных материалах».Для сравнения исследователи выполнили подобные опыты на ненаноявляемых правильной копией примерах, каковые продемонстрировали смягчение и значительное укрепление (в зависимости от материала) и продемонстрировали тип совокупных эффектов усталости, каковые распространены в большинстве металлов.
Чтобы выяснить механизм сзади этого сопротивления усталости, исследователи выполнили суперкомпьютерные моделирования строения атома металла. На ядерном уровне значительная деформация проявляется через перемещение дислокаций – недостатки линии в прозрачной структуре, где атомы выдвинуты неуместные.
Моделирования продемонстрировали, что нанодвойные структуры организуют связанные с напряжением дислокации в линейные группы, названные коррелируемыми дислокациями ожерелья (названный по имени их наружности, «украсил ожерелье бисером как» в моделировании). В каждом кристаллическом зерне дислокации остаются параллельными друг другу и не блокируют перемещение друг друга, которое есть, из-за чего эффекты дислокаций обратимы, говорит Гао.«В обычном материале накапливается повреждение усталости, по причине того, что дислокации попадают в историю между собой и не смогут быть отменены», сообщил он. «В являемом правильной копией дислокации и металле ожерелья высоко организованы и стабильны.
Так, в то время, когда напряжение смягчено, дислокации и нет никакого накопленного повреждения нанодвойной структуры».Металлы не совсем неуязвимы для усталости, как бы то ни было. Сопротивление усталости, показанное в изучении, в каждом прозрачном зерне. Имеется все еще повреждение, которое накапливается на границах между зерном.
Но сопротивление в зерне усталости «тормозит процесс деградации, так, у структуры имеется намного более продолжительная судьба усталости», сообщил Гао.Исследовательская несколько Гао трудилась экстенсивно над наноявляемыми правильной копией металлами, ранее показывая, что нанодвойные структуры смогут улучшить прочность металла – свойство сопротивляться деформации, таковой как податливость – и изгиб, свойство простираться без ломки. Это новое открытие предлагает еще одно преимущество для являемых правильной копией металлов.
Он и его сотрудники сохраняют надежду, что это последнее изучение поощрит производителей обнаружить новые методы создать наноблизнецов в металлах. Способ гальванопокрытия, применяемый, дабы изготовить медь для этого изучения, не практичен чтобы сделать громадные компоненты. И тогда как имеется кое-какие формы являемого правильной копией металла, дешёвого сейчас (позванная двойникованием пластичность, либо сталь «TWIP» – пример), ученые все еще ищут недорогие и действенные методы сделать сплавы и металлы с двойными структурами.
«Это – еще больше искусства, чем наука, и мы еще не сумели справиться с ним», сообщили Лу, один из соответствующих авторов из китайской Академии наук. «Мы сохраняем надежду, что, в случае если мы говорим о преимуществах, Вы имеете возможность добраться от двойникования, специалистов по фальсификации имело возможность бы стимулировать обнаружить новые сплавы, каковые будут близнец легко».