ახალი პროგრესი მინის მასალების დაბერების საწინააღმდეგო კვლევაში

ცოტა ხნის წინ, ჩინეთის მეცნიერებათა აკადემიის მექანიკის ინსტიტუტმა ითანამშრომლა მკვლევარებთან სახლში და საზღვარგარეთ, რათა მიაღწიოს ახალ პროგრესს მინის მასალების დაბერების საწინააღმდეგოდ და პირველად ექსპერიმენტულად გააცნობიერა ტიპიური მეტალის მინის უკიდურესად ახალგაზრდული სტრუქტურა. ულტრა სწრაფი დროის მასშტაბი. დაკავშირებულ შედეგებს სათაური აქვს მეტალის სათვალეების ულტრასწრაფი ექსტრემალური გაახალგაზრდავება დარტყმითი შეკუმშვით, გამოქვეყნებული Science Advances-ში (Science Advances 5: eaaw6249 (2019)).

მეტასტაბილური მინის მასალას აქვს თერმოდინამიკური წონასწორობის სპონტანური დაბერების ტენდენცია და ამავდროულად, მას თან ახლავს მასალის თვისებების გაუარესება. თუმცა, გარე ენერგიის შეყვანის გზით, დაძველებულ მინის მასალას შეუძლია გაახალგაზრდავება სტრუქტურა (გაახალგაზრდავება). ეს დაბერების საწინააღმდეგო პროცესი, ერთი მხრივ, ხელს უწყობს მინის რთული დინამიური ქცევის საბაზისო გაგებას, მეორე მხრივ, ასევე ხელს უწყობს მინის მასალების ინჟინერიულ გამოყენებას. ბოლო წლების განმავლობაში, მეტალის მინის მასალებისთვის ფართო გამოყენების პერსპექტივით, შემოთავაზებულია სტრუქტურული გაახალგაზრდავების მეთოდების სერია, რომელიც დაფუძნებულია არააფინურ დეფორმაციაზე, რათა ეფექტურად გააკონტროლონ მასალების მექანიკური და ფიზიკური თვისებები. თუმცა, გაახალგაზრდავების ყველა წინა მეთოდი მუშაობს სტრესის დაბალ დონეზე და მოითხოვს საკმარისად დიდ ვადას და, შესაბამისად, აქვს დიდი შეზღუდვები.

მკვლევარებმა მსუბუქი გაზის იარაღის ორმაგი სამიზნე ფირფიტაზე დარტყმის ტექნოლოგიაზე დაფუძნებული, გააცნობიერეს, რომ ტიპიური ცირკონიუმის დაფუძნებული მეტალის მინა სწრაფად გაახალგაზრდავდა მაღალ დონემდე დაახლოებით 365 ნანოწამში (დროის ერთი მემილიონედი სჭირდება, რომ ადამიანს თვალის დახამხამება სჭირდება. თვალი). ენთალპია უკიდურესად უწესრიგოა. ამ ტექნოლოგიის გამოწვევაა გამოიყენოს რამდენიმე GPa დონის ერთჯერადი იმპულსური დატვირთვა და გარდამავალი ავტომატური გადმოტვირთვა მეტალის მინაზე, რათა თავიდან იქნას აცილებული მასალების დინამიური უკმარისობა, როგორიცაა ათვლის ზოლები და სპალაცია; ამავდროულად, ფლაერის დარტყმის სიჩქარის კონტროლით, ლითონი შუშის სწრაფი გაახალგაზრდავება „იყინება“ სხვადასხვა დონეზე.

მკვლევარებმა ჩაატარეს ყოვლისმომცველი კვლევა მეტალის შუშის ულტრა სწრაფი გაახალგაზრდავების პროცესზე თერმოდინამიკის, მრავალმასშტაბიანი სტრუქტურისა და ფონონის დინამიკის „ბოზის მწვერვალის“ პერსპექტივიდან, და აჩვენეს, რომ შუშის სტრუქტურის გაახალგაზრდავება ნანომასშტაბიანი კლასტერებიდან მოდის. თავისუფალი მოცულობა გამოწვეული "ათვლის გადასვლის" რეჟიმით. ამ ფიზიკური მექანიზმის საფუძველზე განისაზღვრება უგანზომილებიანი დებორას რიცხვი, რაც ხსნის მეტალის მინის ულტრა სწრაფი გაახალგაზრდავების დროის მასშტაბის შესაძლებლობას. ამ სამუშაომ გაზარდა მეტალის მინის სტრუქტურების გაახალგაზრდავების დრო მინიმუმ 10 ბრძანებით, გააფართოვა ამ ტიპის მასალის გამოყენების სფეროები და გააღრმავა ხალხის გაგება მინის ულტრასწრაფი დინამიკის შესახებ.