Ученые: металлы обладают способностью исцелять себя

Усталость является причиной до 90% отказов конструкций, что приводит к применению больших коэффициентов безопасности и перепроектированию. Однако исследователи обнаружили, как металлические фрагменты распадаются и рекомбинируются естественным образом, что бросает вызов традиционным научным принципам. Было замечено, что в процессе холодной сварки по бокам трещины ранние наноразмерные усталостные трещины закрываются. Майкл Демкович из Texas A&M считает, что при определенных условиях металлы могут заваривать трещины, вызванные износом. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить, в какой степени эти результаты могут быть применены.

Исследователи наблюдали начальное образование наноразмерных усталостных трещин, которые, как и предполагалось, продолжали распространяться, менять направление и останавливаться на локальных микроструктурных барьерах. Однако было сделано неожиданное открытие, когда было обнаружено, что эти трещины закрываются в результате явления, называемого холодной сваркой по бокам трещины, в результате сочетания условий локального напряжения и движения вдоль границ зерен. Одна из критических трещин, измеряемая в нанометрах, исчезла на глазах ученых.

В 2013 году Майкл Демкович использовал компьютерное моделирование, чтобы предположить, что при определенных обстоятельствах металлы потенциально могут подвергаться процессу сварки, эффективно герметизируя трещины, вызванные износом.

Во время эксперимента, проведенного в лаборатории Sandia (одна из шестнадцати национальных лабораторий Министерства энергетики США), Крису Барру из Управления ядерной энергии Министерства энергетики и Халиду Хаттару, доценту Университета Теннесси в Ноксвилле, было поручено проанализировать образование и развитие трещин в наноразмерном куске платины.

Чтобы достичь этого, они использовали специальную технику, которая включала непрерывное приложение силы к концам металла 200 раз в секунду. К их удивлению, после 40 минут опыта ущерб начал восстанавливаться. Ранее существовавшие повреждения исчезли, когда один конец трещины снова сросся, по-видимому, повторяя свой первоначальный путь. Однако затем трещина постепенно отрастала в другом направлении. Хаттар выразил свое удивление, заявив, что это открытие было беспрецедентным.

Используя компьютерную модель, профессор Демкович успешно воспроизвел эксперимент, предоставив доказательства того, что наблюдаемое явление согласуется с его более ранней теорией. Бойс подчеркнул необходимость дальнейших исследований, чтобы определить, в какой степени эти результаты могут быть применены в различных сценариях. Эксперимент продемонстрировал явление в нанокристаллических металлах в условиях вакуума, но остается неясным, можно ли вызвать такой же эффект в обычных металлах, находящихся на воздухе.

«Мы подтвердили, что металлы обладают собственной естественной способностью к самовосстановлению, по крайней мере, в случае усталостного повреждения на наноуровне…Но мы не знаем, может ли это также быть вызвано обычными металлами в воздухе», отметил Брэд Бойс

В планах ученых продолжить исследование, пишет techexplorist.com.