Материал – аморфный стальной сплав, многообещающий подкласс стальных сплавов, сделанных из мер атомов, которые отклоняются от классической подобной кристаллу структуры стали, где атомы железа занимают определенные местоположения.Исследователи все больше и больше обращаются к аморфной стали как к источнику новых материалов, которые являются доступными изготовлению, невероятно трудно, но в то же время, не хрупкими.
Исследователи полагают, что их работа над стальным сплавом, названным SAM2X5-630, первая, чтобы заняться расследованиями, как аморфные стали отвечают на шок.У SAM2X5-630 есть самый высокий зарегистрированный упругий предел для любого стального сплава, по словам исследователей – по существу самый высокий порог, в котором материал может противостоять воздействию, не исказив постоянно. Сплав может противостоять давлению и напряжению до 12,5 giga-Pascals или приблизительно 125 000 атмосфер, не подвергаясь постоянным деформациям.Исследователи, из Калифорнийского университета, Сан-Диего, Университета Южной Калифорнии и Калифорнийского технологического института, описывают фальсификацию материала и проверяющий в недавней проблеме Природы Научные Отчеты.
«Поскольку эти материалы разработаны, чтобы противостоять чрезвычайным условиям, Вы можете обработать их при чрезвычайных условиях успешно», сказала Оливия Грэев, преподаватель машиностроения в Школе Джейкобса Разработки в Сан-Диего UC, который приложил усилия по дизайну и фальсификации. Вероника Элиэссон, доцент в USC, приложила усилия по тестированию.Чтобы сделать твердые материалы, которые включают сплав, Graeve и ее команда смешали металлические порошки в форме графита.
На порошки тогда герметизировали в 100 mega-Pascals или 1 000 атмосфер, и выставили сильному току 10 000 Ampers в 1165°F (630°C) во время процесса, названного спеканием плазмы искры.Плазма искры спекание техники допускает огромное время и энергосбережения, Грэев, сказала. «Вы можете произвести материалы, которые обычно занимают часы в промышленном урегулировании всего за несколько минут», сказала она.
Процесс создал небольшие прозрачные регионы, которые являются только несколькими миллимикронами в размере с намеками структуры, которой верят исследователи, ключевые для способности материала противостоять напряжению. Это открытие обещает, потому что оно показывает, что свойства этих типов металлических очков могут быть точно настроены, чтобы преодолеть недостатки, такие как уязвимость, которые препятствовали тому, чтобы они стали коммерчески применимыми в крупном масштабе, сказал Элиэссон.
Исследователи в USC проверили, как сплав отвечает на шок, не подвергаясь постоянным деформациям, поражая образцы материала с медными пластинами, стрелявшими из газового оружия на уровне 500 – 1 300 метров в секунду. Материал искажал на воздействии, но не постоянно.
Гюгонио, которого Упругий Предел (максимум потрясают материал, может взять, безвозвратно не искажая) 1.5-1.8 mm-thick частей SAM2X5-630 был измерен по телефону 11.76 ± 1.26 giga-Pascals.Для сравнения у нержавеющей стали есть упругий предел 0.2 giga-Pascals, в то время как тот из вольфрамового карбида (высокая прочность, керамическая используемый в военной броне), является 4.5 giga-Pascals.
Это не должно говорить, что у SAM2X5-630 есть самый высокий упругий предел любого известного материала; алмазы достигают высшего уровня в целых 60 giga-Pascals – они просто не практичны для многих реальных заявлений. «То, что новые материалы, выполненные так хорошо при погрузке шока, очень воодушевляли и должны привести к большому количеству будущих возможностей исследования», сказал Элиэссон.Основное внимание будущих научно-исследовательских работ на этих сплавах увеличивает вес материалов, чтобы сделать их более стойкими к воздействиям.