Рисовая команда сообщила в Науке на этой неделе, что быть увольнением маленький, практически красивый куб серебра на тяжёлую цель превращает ее одно-кристаллическую микроструктуру в структуру «зернистого нано градиента» (GNG).Цель опыта была в том, чтобы изучить, как материалы искажают под подавляющим напряжением, как мог бы быть испытан пуленепробиваемым жилетом либо космическим кораблем, что сталкивается с микрометеоритами. Исследователи считают, что создание наноструктуры градиента в материалах при помощи деформации сделает их более податливыми и исходя из этого менее возможными потерпеть неудачу катастрофически, в то время, когда потом выделено.В конечном итоге они желают развивать нанозернистые металлы, каковые являются более твёрдыми и более прочными, чем что-либо дешёвое сейчас.
Во главе с материаловедом Эдвином Томасом, Уильямом и Стефани Сик Дин из Школы Джорджа Р. Брауна Риса Разработки, команда применяла собственную продвинутую буровую установку позванного лазером боеприпаса воздействует на тест (LIPIT), дабы стрелять в микрокубы на кремниевую цель. Механизм разрешил им быть уверенными, что куб достиг намеченной цели прямо.
Лаборатория Томаса развивала технику LIPIT пара лет назад, дабы выпустить микропули, дабы проверить силу материалов фильма полимера и графена. В этом случае исследователи по существу проводили опробование самой пули.«Действие высокой скорости создаёт высокое давление, которое на большом растоянии превышает силу материала», сообщил Томас. «Это ведет к высокой пластичности в стороне действия куба, тогда как основной регион сохраняет собственную начальную структуру, в конечном итоге создавая градиент размера зерна на протяжении его высоты».
Уникальные боеприпасы должны были быть максимально красивыми. Это потребовало таможенного способа фальсификации, сообщил Томас. Кубы для изучения синтезировались как единственные кристаллы через восходящий рост семени примерно к 1,4 микронам за сторону, примерно в 50 раз меньшим, чем ширина людских волос.
LIPIT преобразовал лазерную власть в механическую энергию, которая продвинула кубы к цели в сверхзвуковой скорости. Кубы были помещены сверху узкого фильма полимера, что тепло изолировал их и предотвратил сам лазер от искажения их. В то время, когда лазерный пульс поразил абсорбирующий слой золота узкой пленки под полимером, лазерная энергия вынудила его испаряться.
Это расширило фильм полимера, что начал микрокубы.Преодоленная расстояние была мелка – примерно 500 микрометров – но эффект был громадным. Тогда как опыты были выполнены при комнатной температуре, температура куба повысилась примерно на 350 градусов по Фаренгейту на действие на уровне 400 метров в секунду и разрешила динамическую перекристаллизацию.Команда запустила серебряные кубы в цель при разных ориентациях и измерила результаты действия с различных сторон, от и до и от наноразмерного на.
Управление ориентацией действия кристалла дало им огромную свойство руководить получающейся структурой и возможно ее механическими особенностями, сообщил Томас.Другие производственные процессы создают материалы с зерном, которое может колебаться от нанокристаллического до крупнозернистого, и, Томас сообщил, никакая структура не совершенна.
Тогда как нанокристаллические структуры делают металлы более прочными, они кроме этого увеличивают собственную чувствительность к катастрофическому хрупкому разрушению из-за метода, которым то зерно локализует напряжение. Изучения показали, что, создавая нано градиента зернистая структура от миллимикрона до масштаба микрона может обеспечить, большая прочность все же облегчают такие хрупкие разрушения лучшим распределением напряжения.Один ход процесс Райса делает такие структуры с диапазоном зерна примерно от 10 – 500 миллимикронов по расстоянию 500 миллимикронов.
Это создаёт градиент по крайней мере на порядок выше, чем другие способы, сказали исследователи.Они кроме этого поняли, что действие хранит большую упругую энергию в материале, что ведет, дабы замедлиться, но постоянная перекристаллизация металла при комнатной температуре, кроме того при том, что точка плавления серебра образовывает больше чем 1 700 градусов по Фаренгейту. Анализ электронного микроскопа образцов спустя восемь дней по окончании действия продемонстрировал, что кристаллы все еще искали равновесие, сообщил Томас.
В дополнение к многообещающим дорогам для ультрапрочных и твёрдых металлов исследователи считают, что их работа может оказывать влияние на такие другие современные материальные способы обработки как холодные наклёп и брызги выстрела.