Ապակե նյութերի հակատարիքային հետազոտության նոր առաջընթաց

Վերջերս Չինաստանի գիտությունների ակադեմիայի մեխանիկայի ինստիտուտը համագործակցել է տնից և արտերկրում գտնվող հետազոտողների հետ՝ նոր առաջընթաց գրանցելու ապակե նյութերի հակատարիքային ոլորտում և առաջին անգամ փորձնականորեն բացահայտեց տիպիկ մետաղական ապակու չափազանց երիտասարդ կառուցվածքը։ գերարագ ժամանակի սանդղակ:Համապատասխան արդյունքները կոչվում են մետաղական ակնոցների գերարագ ծայրահեղ երիտասարդացում հարվածային սեղմման միջոցով, որը հրապարակվել է Science Advances-ում (Science Advances 5: eaaw6249 (2019)):

Մետակայուն ապակե նյութը ունի ինքնաբուխ ծերացման միտում մինչև թերմոդինամիկական հավասարակշռության վիճակ, և միևնույն ժամանակ ուղեկցվում է նյութի հատկությունների վատթարացմամբ։Այնուամենայնիվ, արտաքին էներգիայի ներդրման միջոցով ծերացող ապակե նյութը կարող է երիտասարդացնել կառուցվածքը (երիտասարդացում):Այս հակատարիքային գործընթացը մի կողմից նպաստում է ապակու բարդ դինամիկ վարքագծի հիմնական ըմբռնմանը, մյուս կողմից այն նաև նպաստում է ապակե նյութերի ինժեներական կիրառմանը:Վերջին տարիներին, լայն կիրառման հեռանկար ունեցող մետաղական ապակյա նյութերի համար առաջարկվել են կառուցվածքային երիտասարդացման մի շարք մեթոդներ, որոնք հիմնված են ոչ աֆինային դեֆորմացիայի վրա, որպեսզի արդյունավետ կերպով վերահսկեն նյութերի մեխանիկական և ֆիզիկական հատկությունները:Այնուամենայնիվ, երիտասարդացման բոլոր նախկին մեթոդներն աշխատում են ավելի ցածր սթրեսի մակարդակներում և պահանջում են բավական երկար ժամանակաշրջան, հետևաբար ունեն մեծ սահմանափակումներ:

Հետազոտողները՝ հիմնվելով թեթև գազային ատրճանակի երկակի թիրախային թիթեղների հարվածի տեխնոլոգիայի վրա, հասկացան, որ ցիրկոնիումի վրա հիմնված տիպիկ մետաղական ապակին արագ երիտասարդացավ և հասավ բարձր մակարդակի մոտ 365 նանվայրկյանում (այն ժամանակի մեկ միլիոներորդական մասը, որ պահանջվում է մարդուն թարթելու համար։ աչք):Էնթալպիան չափազանց խանգարված է։Այս տեխնոլոգիայի խնդիրն է կիրառել մի քանի GPa մակարդակի մեկ իմպուլսային բեռնում և անցողիկ ավտոմատ բեռնաթափում մետաղական ապակու վրա, որպեսզի խուսափեն նյութերի դինամիկ ձախողումից, ինչպիսիք են կտրող ժապավենները և ցատկելը:միևնույն ժամանակ, վերահսկելով թռուցիկի հարվածի արագությունը, մետաղը Ապակու արագ երիտասարդացումը «սառեցնում է» տարբեր մակարդակներում։

Հետազոտողները համապարփակ ուսումնասիրություն են իրականացրել մետաղական ապակու գերարագ երիտասարդացման գործընթացի վերաբերյալ թերմոդինամիկայի, բազմամասշտաբ կառուցվածքի և ֆոնոնային դինամիկայի «Bose peak»-ի տեսանկյունից՝ պարզելով, որ ապակե կառուցվածքի երիտասարդացումը գալիս է նանո մասշտաբի կլաստերներից:Ազատ ծավալը, որն առաջացել է «կտրման անցում» ռեժիմով:Այս ֆիզիկական մեխանիզմի հիման վրա սահմանվում է անչափ Դեբորայի համարը, որը բացատրում է մետաղական ապակու գերարագ երիտասարդացման ժամանակային սանդղակի հնարավորությունը։Այս աշխատանքը մեծացրել է մետաղական ապակյա կառուցվածքների երիտասարդացման ժամանակի սանդղակը առնվազն 10 կարգով, ընդլայնել է այս տեսակի նյութի կիրառման դաշտերը և խորացրել է մարդկանց պատկերացումները ապակու գերարագ դինամիկայի մասին: