Заморозка делает металлические стекла пластичнее

В процессе циклического охлаждения металлических стекол ученые выяснили, как подобная обработка делает этот материал более пластичным без потери прочности. Статья об исследовании опубликована в журнале «NPG Asia Materials».

Металлические стекла (или аморфные сплавы) применяют в самых разных областях: от магнитных материалов и медицинского инструмента до шестеренок микромоторов и спортинвентаря. Такие стекла очень прочны, стойки к износу и корозии. Однако у всех них есть и важный недостаток – малая пластичность (или склонность к хрупкости), которую устраняет «омоложение» – перевод материала в более высокое энергетическое состояние. «Омоложение» повышает способность стекла сопротивляться пластической деформации без потери прочности.

В своей работе исследователи использовали метод циклического охлаждения образцов в жидком азоте. «Мы обнаружили, что применение криотермических циклов может стимулировать "омоложение" одних стекол и релаксацию (обратный омоложению процесс) других, в зависимости от состава», – рассказал один из авторов статьи, кандидат физико-математических наук из НИТУ МИСиС Артем Трифонов.

Благодаря атомно-силовой микроскопии ученые выяснили, что криотермическая обработка также резко повышает способность материала сопротивляться растяжению и сжатию при упругой деформации на поверхности образцов (в тонком слое в десятки нанометров). Этот эффект, однако, исчезает после выдержки стекла при комнатной температуре. Объемный же эффект сохраняется со временем и позволяет улучшить пластичность сплава.

«Криотермическая обработка выглядит универсальным и простым методом для изменения свойств, омолаживания или релаксации металлических стекол. Важно, что она способна как улучшить, так и ухудшить пластичность – это требует тщательной подборки состава сплава, исходя из строения атомных связей в материале», – уверен Артем Трифонов.

Авторы продолжат изучать, как такая обработка влияет на структуру и свойства разных материалов. «Приручение» процесса позволит сделать пластичнее не только объемные металлические стекла, но и композиты типа «металлическое стекло-кристалл» (чье «омоложение» может проявляться еще сильнее из-за большей неоднородности структуры).

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.