Ученые сделали сверхпрочные металлические стекла пластичнее, заморозив их
Ученые Национального исследовательского технологического университета "МИСиС" применили метод криотермической обработки к металлическим стеклам и выяснили, как он поможет стеклам обрести нужные свойства - в частности, стать пластичнее, не потеряв исходную прочность. Статья об исследовании опубликована в журнале "NPG Asia Materials".
Металлические стекла (или аморфные сплавы) применяют в самых разных областях: магнитные материалы и медицинские инструменты, шестеренки микромоторов и спортинвентарь. Такие стекла очень прочны, стойки к износу и коррозии. Однако у всех стекол из металла есть и важный недостаток - малая пластичность (или склонность к хрупкости). Ее устраняет "омоложение" - перевод материала в более высокое энергетическое состояние, повышающий сопротивление пластической деформации без потери прочности.
Ученые НИТУ "МИСиС", совместно с Сергеем Кетовым (выпускник НИТУ "МИСиС"), изучили, как на свойства металлических стекол воздействует криотермическая обработка - 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", - сообщил научный руководитель группы, профессор Университета Тохоку Дмитрий Лузгин.
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 с 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", - заявляет Дмитрий Лузгин.
По словам авторов, они продолжат изучать влияние такой обработки 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).
