Zaskakujący porządek uciskanych stopów
W stopach niklowo-kobaltowo-chromowych atomy niklu układać się mogą pod wpływem nacisku w regularne wzory – pokazały symulacje międzynarodowego zespołu. Do tej pory sądzono, że takie uporządkowania mogą tworzyć się jedynie pod wpływem obróbki termicznej.
„Naukowcy z Narodowego Centrum Badań Jądrowych przewidują możliwość porządkowania struktury atomów w stopach wieloskładnikowych za pomocą punktowego nacisku na ich powierzchnię. Trwają starania, by wynik numeryczny potwierdzić eksperymentalnie” – poinformowali przedstawiciele instytucji w komunikacie prasowym, o którym informuje także serwis naukawpolsce.pl.
W standardowym modelowaniu stopów metali zakłada się, że atomy różnych pierwiastków tworzących stop rozmieszczone są przypadkowo w strukturze krystalicznej. Zarazem występujące krótkozasięgowe obszary uporządkowania w strukturze chemicznej stopów (CSRO – chemical short-range order), obejmujące wielkość kilku lub kilkunastu odległości międzyatomowych, mogą być źródłem kluczowych właściwości, takich jak wyjątkowa twardość, wytrzymałość i plastyczność. Wynika to z tego, że uporządkowane struktury mogą utrudniać lub nawet uniemożliwiać przemieszczanie się defektów w strukturze materiału.
Czytaj też >> Jak branża obróbki metali inwestuje w maszyny?
Zaskakujące wyniki badania
Symulując instrumentalne badanie twardości stopu niklu, kobaltu i chromu (NiCoCr) zespół naukowców z Centrum Doskonałości NOMATEN w Narodowym Centrum Badań Jądrowych odkrył ze zdziwieniem, że atomy niklu w wyniku takiego procesu mogą ustawiać się w struktury uporządkowane chemicznie. Podobne zjawiska obserwowano dotąd jedynie pod wpływem obróbki termicznej. Tymczasem symulacje wskazały, że do osiągnięcia efektu wystarczy punktowy nacisk diamentowym ostrzem (wgłębnikiem).
Jest to na tyle ważny wynik, że artykuł opisujący to osiągnięcie opublikowano w marcu czasopiśmie Physical Review Letters.
„W tym badaniu użyliśmy symulacji komputerowych, aby sprawdzić, jak niektóre obróbki termiczne i techniki próbkowania nanomechanicznego wpływają na ułożenie atomów w stopach wieloskładnikowych, w szczególności w stopie NiCoCr” – wyjaśnia cytowany w komunikacie Amirhossein Naghdi, pierwszy autor publikacji, doktorant w CoE Nomaten. – „Odkryliśmy, że pewne szczególne metody instrumentalnego badania twardości mogą wywołać lokalną reorganizację atomów pod końcówką wgłębnika. Prowadzą tym samym do wyjątkowych periodycznych struktur w ich gęstości”.
Symulacje molekularne oparto na znanych i wielokrotnie sprawdzonych wersjach potencjałów międzyatomowych.
Modelowanie rozpoczęto od komputerowego „wygrzewania” próbki stopu NiCoCr o losowo rozmieszczonych atomach poszczególnych składników, w celu uzyskania realistycznego stanu początkowego. Następnie w ramach symulacji, w próbkę „wciśnięto” diamentowe ostrze. Po osiągnięciu pewnej głębokości proces zatrzymano, pozostawiając wgłębnik nieruchomo w próbce. W tym stanie zmiany zachodzące w materiale zasymulowano za pomocą hybrydowych procesów dynamiki molekularnej oraz metod Monte Carlo. Okryto, że w takich warunkach atomy niklu oddzielają się od atomów kobaltu i chromu. W wyniku tego przestają być rozłożone losowo, lecz organizują się w układ warstw rozchodzących się pod końcówką wgłębnika. Co istotne, wzór ten pozostaje w strukturze stopu nawet po usunięciu wgłębnika z materiału. Wzór nie pojawia się jednak, jeśli pominięta zostanie faza przedłużonego działania siły, czyli podczas normalnego procesu nacisku i natychmiastowego jego zwolnienia.
Dalsze prace
„Nasze odkrycia pozwalają na wgląd w możliwości manipulacji właściwościami stopów na poziomie atomowym. To może mieć wpływ na projektowanie materiałów z zadanymi parametrami do różnych zastosowań” – dodaje Amirhossein Naghdi. W przyszłości grupa chce skupić się na połączeniu doświadczalnego badania twardości z elektronową mikroskopią o wysokiej rozdzielczości (HRTEM). Dzięki temu będzie mogła dodatkowo zweryfikować to zjawisko. Przyszłe badania mogą rozstrzygnąć czy zaobserwowane rozkłady atomów mają wpływ na właściwości badanego stopu istotne dla zastosowań w projektowaniu i inżynierii materiałów.
Źródło: naukawpolsce.pl
Mogą zainteresować Cię również
Przemysł maszynowy może zwiększyć produktywność nawet o połowę dzięki innowacjom i sztucznej inteligencji
Producenci maszyn i urządzeń mogą zwiększyć produktywność o 30-50 proc. Ułatwia to sztuczna inteligencja, narzędzia cyfrowe i wdrażanie rozwiązań wspierających gospodarkę obiegu zamkniętego i redukcję odpadów. Tak wynika wynika z najnowszego raportu firmy doradczej Bain &...
Automatyka zabezpieczająca w instalacjach energetycznych
Z artykułu dowiesz się: jak prawo charakteryzuje konieczne elementy bezpieczeństwa instalacji energetycznej,kto ponosi odpowiedzialność za bezpieczeństwo takiej instalacji,z czym wiąże się scalenie urządzeń ciśnieniowych na ...
Nity plastikowe i nity metalowe – które wybrać i dlaczego?
Proces nitowania pozwala na stałe łączenie poszczególnych elementów konstrukcyjnych. Same nity są spoiwem o doskonałym zacisku. Poznaj właściwości nitów plastikowych oraz metalowych, aby wybrać odpowiednie do konkretnego łączenia. D...
Politechnika Krakowska ma nowe laboratorium
25 kwietnia na Wydziale Mechanicznym Politechniki Krakowskiej odbyło się uroczyste otwarcie Laboratorium Ultraprecyzyjnych Pomiarów Współrzędnościowych. Politechnika Krakowska zyskała nowoczesne laboratorium, które umożliwia bard...
Kluczowe spotkanie branży logistycznej – MODERNLOG 2024 już w czerwcu!
Już niebawem Poznań stanie się centralnym miejscem spotkań sektora logistycznego. Podczas 4 dni targów odbędą się pokazy najnowszych rozwiązań technologicznych, prezentacje maszyn i systemów operacyjnych, a także prelekcje i panele dyskusyjne z ekspertami. Kluczowe wydarzenie ...
Co trzeci przetwórca tworzyw sztucznych inwestuje w park maszyn i urządzeń
Polskie przedsiębiorstwa przetwarzające tworzywa sztuczne zwiększyły swoją zdolność do konkurowania. Świadczy o tym wzrost sub-indeksu MiU dla tej branży o 6,15 pkt. Jest to efekt m.in. zwiększenia nakładów na modernizację parku maszyn i urządzeń (MiU) oraz automatyzację pro...
Wybrane maszyny i urządzenia stosowane w procesach gięcia
W niniejszym artykule dokonano przeglądu maszyn i urządzeń wykorzystywanych w procesach gięcia rur, profili, drutu oraz sprężyn. Przedstawiono charakterystykę giętarek wybranych producentów dostępnych na rynku polskim. Urządzenia podzielono na: giętarki trzpieniowe, giętarki b...
Metody łamania wiórów w obróbce skrawaniem – cz. II
Z artykułu dowiesz się: jakie są sposoby łamania wiórów;od czego zależy wybór metody łamania;jakie są wady i zalety poszczególnych metod. Dobór odpowiedniej metody łamania...
Hakerzy z kolejnymi sposobami na atakowanie
Atakujący próbują wykraść cenne dane, takie jak szczegóły płatności od organizacji i klientów, ale także dane wizualne uzyskane na przykład z kamer. W tym sektorze odnotowuje się dwa razy więcej pobrań złośliwego oprogramowania z...
Elementy hali stalowej – charakterystyka
Hale stalowe są jednymi z najbardziej popularnych obiektów budownictwa przemysłowego. Z tego też powodu elementy konstrukcyjne hali stalowej są bardzo dobrze poznane i opisane w wielu źródłach literaturowych, co pozwala na optymalne wykorzystanie ich nośności.
Właściwości warstwy wierzchniej wybranych stopów metali po cięciu laserem
Z artykułu dowiesz się: jakie są wady i zalety technologii cięcia laserowego;od czego zależą właściwości materiału po cięciu;jakie badania przeprowadzono. Proces wytwarzan...
Analiza procesu spawania plazmowego – cz. I
Z artykułu dowiesz się: jaki jest wpływ parametrów spawania na jakość złączy;gdzie stosuje się technologię spawania plazmowego PTA;jak zachodzące w łuku plazmowym zjawiska wpływają na proces cięcia.
Szybko rośnie udział odnawialnych źródeł w krajowym miksie energetycznym. Potrzebne przyspieszenie w inwestycjach w sieci przesyłowe
W ubiegłym roku odnawialne źródła energii stanowiły już ponad 40 proc. mocy zainstalowanej w krajowym miksie energetycznym. Odpowiadały za 27 proc. całkowitej produkcji energii. Tym samym Polska pobiła kolejne rekordy, ale w kontekście rozwoju OZE na rodzimym rynku wciąż poz...
Logo na elewacji – zmora Kierownika Budowy i GW
W branży budowlanej, zwłaszcza w przypadku budynków przemysłowych, takich jak hale i obiekty wielkopowierzchniowe oznakowania są tak samo istotne jak pozostałe elementy wyposażenia. Jednak, gdy nadchodzi moment umieszczenia logo na ...
Bezpieczeństwo pracy z laserami czyszczącymi
Na czym polega technologia czyszczenia laserowego i jakie są jej zalety? Co wyróżnia lasery czyszczące spośród innych technologii? Uniwersalność procesu czyszczenia laserowego sprawia, że może być z powodzeniem stosowan...
Spadły ceny produkcji sprzedanej przemysłu. Co z branżą obróbki metali?
Według wstępnych danych w marcu 2024 r. ceny produkcji sprzedanej przemysłu spadły zarówno w stosunku do lutego 2024 r. – o 0,1%, jak i w porównaniu z analogicznym miesiącem poprzedniego roku – o 9,6%.
Kalendarium wydarzeń
Relacje
Politechnika Krakowska ma nowe laboratorium
25 kwietnia na Wydziale Mechanicznym Politechniki Krakowskiej odbyło się uroczyste otwarcie Laboratorium Ultraprecyzyjnych Pomiarów Współrzędnościowych. &...
Sprawdź więcejSeminarium Obróbki Laserowej 22 marca 2024
22 marca 2024, podczas targów STOM, odbyło się Seminarium Obróbki Laserowej, organizowane przez Politechnikę Świętokrzyską. Zapraszamy do zapoznania się z fo...
Sprawdź więcejKonferencja „Stal, Metale, Nowe Technologie”
20 marca, drugiego dnia targów STOM, odbyła się konferencja „Stal, Metale, Nowe Technologie”, której organizatorem była redakcja portalu dlaprodukcji.pl i dw...
Sprawdź więcej„Hutnictwo żelaza i stali w Polsce. Wyzwania i szanse dla szarej i zielonej stali”
23 listopada w Centrum Informacji Naukowej i Bibliotece Akademickiej w Katowicach odbyła się konferencja „Hutnictwo żelaza i stali w Polsce. Wyzwania i szans...
Sprawdź więcej