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.

W przyszłości grupa chce skupić się na połączeniu doświadczalnego badania twardości z elektronową mikroskopią o wysokiej rozdzielczości (HRTEM), aby dodatkowo zweryfikować to zjawisko.
Wyniki symulacji struktury atomowej stopu NiCoCr po punktowym nacisku diamentowym ostrzem. Jak zaobserwowali naukowcy, atomy niklu układają się wzdłuż kierunku działania siły nacisku. Utworzona struktura pozostaje w materiale nawet po usunięciu ostrza. Copyright by NCBJ 2024

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

UiPath

Kluczowe trendy w dziedzinach sztucznej inteligencji i automatyzacji w 2025 r.

Firma UiPath przedstawia czego można się spodziewać w nadchodzącym roku w swoim raporcie Trendy Sztucznej Inteligencji i Automatyzacji 2025. Prognozy UiPath opierają się na szeroko zakrojonej analizie rynku, aktualnych postępach w badaniach nad sztuczną inteligencją i doświadc...

STAL_9-10_24_Bozena_Gajdzik_DLUGOFALOWE_ZMIANY_RYNKOWE_UJECIE_HISTORYCZNE_CZ_II_iStock-1390249924
Partner kategorii:

Transformacja polskiego przemysłu stalowego na europejskim rynku stali. Długofalowe zmiany rynkowe w ujęciu historycznym, cz. II

Z artykułu dowiesz się: czy jest szansa na obniżenie energochłonności w hutach w Polsce; czy przemysł hutniczy inwestuje w innowacyjne rozwiązania;

fastener-fair-global-2025-innowacje-w-sercu-targow-fot-3

Innowacje w sercu targów Fastener Fair Global 2025

25-27 marca specjaliści z branży spotkają się w Stuttgarcie na 10. edycji targów Fastener Fair Global – międzynarodowego flagowego wydarzenia dla światowej branży elementów złącznych i mocowań. Po rekordowej frekwencji w 2023 roku, odwiedzający mogą sp...

Anodowanie-twarde-anodowe-powloki-tlenkowe-na-aluminium-i-jego-stopach-dlaProdukcji.pl
Partner kategorii:

Twarde anodowe powłoki tlenkowe na aluminium i jego stopach

Anodowanie (eloksacja, od „elektrolityczna oksydacja”) – to powierzchniowa obróbka metali polegająca na elektrolitycznym wytworzeniu warstwy tlenku. Anodowanie stosuje się głównie w stosunku do aluminium i jego stopów. Można je także stosować do niektórych odmian stali, tytan...

Prologis Research

7 prognoz dla globalnego łańcucha dostaw w 2025 roku

Prologis Research, korzystając z wieloletniego doświadczenia w branży, własnych danych oraz unikalnej wiedzy na temat nieruchomości magazynowych i ich klientów, przygotował prognozę siedmiu kluczowych trendów dla globalnego łańcucha dostaw w 2025 roku. Coroczne analizy i progn...

STAL_11-12_20_technologie_ciecia_JAKOSC_PROCESU_CIECIA_LASEROWEGO_iStock-177007701
Partner kategorii:

Jakość procesu cięcia laserowego blach stalowych – wpływ zawartości krzemu i innych pierwiastków stopowych

Przeprowadzono analizę czynników i parametrów decydujących o jakości procesu cięcia laserowego. Zestawiono blachy stalowe o gwarantowanej przez producentów jakości cięcia laserowego laser grade steels. Opisano wpływ zawartości krzemu i innych pierwiastków stopowy...

conform-czyli-ciagle-wyciskanie-na-kole-rys-2

Ciągłe wyciskanie na kole (Conform®) – proces i możliwości wyciskania stopów magnezu serii AZ

Ciągłe wyciskanie na kole to proces poddawany wielu badaniom naukowym. Tym razem przyglądamy się badaniom prowadzonym przez Sieć Badawczą Łukasiewicz. Z artykułu dowiesz się:

obrobkowe-centrum-frezarskie-fot

Badanie parametrów dokładnościowych obróbkowego centrum frezarskiego z zastosowaniem normy ISO 10360-2

Tematem artykułu jest badanie parametrów dokładnościowych obróbkowego centrum frezarskiego z zastosowaniem normy 10360-2 używanej do badań odbiorczych i okresowych współrzędnościowych maszyn pomiarowych.

analityka danych

Analityka danych ważniejsza dla firm z branży produkcyjnej niż sztuczna inteligencja

Technologia sztucznej inteligencji (44 proc. wskazań) znajduje się dopiero na trzecim miejscu w kontekście innowacji IT wymienianych przez przedstawicieli firm produkcyjnych. Wynika tak z raportu „Cyfryzacja przemysłu: rola zintegrowanych systemów zarządzania w firmach produkc...

zagadnienia-statecznosci-konstrukcji-wedlug-eurokodow

Wybrane problemy stateczności w projektowaniu konstrukcji według Eurokodów

Zagadnienia stateczności konstrukcji budowlanych stanowią jeden z trudniejszych działów mechaniki budowli, z którym projektanci konstrukcji zmagają się na co dzień. Niezależnie od tego, czy projektujemy klasyczną drewnianą więźbę dachową, stalową belkę podsuwnicową, czy też sł...

wycinarka-laserowa-na-co-warto-zwrocic-uwage-podczas zakupu

Cena zakupu wycinarki laserowej – na co warto zwrócić uwagę?

Kupując wycinarkę laserową, należy wziąć pod uwagę nie tylko cenę urządzenia, ale również koszty związane z jego późniejszą eksploatacją. Zakupiona wycinarka laserowa powinna spełniać oczekiwania klientów, czyli być: sprawna, szybka,...

kompozyty-warstwowe-w-jaki-sposob-powstaja
Partner kategorii:

Otrzymywanie lekkich i wytrzymałych warstwowych kompozytów metalicznych i metaliczno-ceramicznych

W jaki sposób można otrzymać kompozyty metaliczne i metaliczno-ceramiczne? Jakie metody należy zastosować, by połączyć różne metale?

elektrownia-jadrowa-stal-do-zastosowan-jadrowych-fot-1

Stale stosowane do budowy urządzeń i konstrukcji elektrowni jądrowych: rodzaje i wymagania jakościowe wg ASME i AFCEN

W obliczu planów budowy elektrowni atomowej w Polsce warto zapoznać się z wytycznymi dotyczącymi stosowanych przy tej budowie materiałów. Z artykułu dowiesz się:

zloty-medal-targow-modernlog-2024-poznaj-laureatow

Znamy laureatów nagrody Złoty Medal targów MODERNLOG 2024

Poznaliśmy produkty wyróżnione prestiżową nagrodą Złotego Medalu na targach Logistyki, Magazynowania i Transportu MODERNLOG 2024 oraz ITM INDUSTRY EUROPE 2024. Laureaci zawalczą teraz o Złoty Medal Wybór Konsumentów. W minionym tygod...

konferencja-practicorr-2025-fot-2
Partner kategorii:

Konferencja PractiCORR 2025

Międzynarodowa konferencja PractiCORR 2025 to nowe wydarzenie, którego pomysłodawcą i organizatorem jest Pols­kie Stowarzyszenie Korozyjne. Konferencja PractiCORR 2025, której tema­tyka skupia się na praktycznych zagadnieniach ochro...

zwiazek-sipur-kongres-trendy

Jakie działania podejmował SIPUR w II połowie 2024 roku?

Jak wyglądały działania Polskiego Związku Producentów i Przetwórców Izolacji Poliuretanowych PUR i PIR „SIPUR” w drugiej połowie ubiegłego roku? Kongres TRENDY 2024, 27-28 listopada 2024, Kraków

Relacje

Katalog produktów

Sklep

STAL Metale & Nowe Technologie 1-2/2025

STAL Metale & Nowe Technologie 1-2/2025

Zamów
Nowoczesne Hale 1/2024

Nowoczesne Hale 1/2024

Zamów
Utrzymanie Ruchu 1/2024

Utrzymanie Ruchu 1/2024

Zamów
Fastener 1/2024

Fastener 1/2024

Zamów
Metody diagnostyki maszyn i urządzeń w predykcyjnym utrzymaniu ruchu

Metody diagnostyki maszyn i urządzeń w predykcyjnym utrzymaniu ruchu

Zamów
Rozwiązania energooszczędne wykorzystywane w budownictwie wielkopowierzchniowym (e-book)

Rozwiązania energooszczędne wykorzystywane w budownictwie wielkopowierzchniowym (e-book)

Zamów
Gwinty - rodzaje, wymiary, podstawowe obliczenia

Gwinty - rodzaje, wymiary, podstawowe obliczenia

Zamów
Koła zębate – projektowanie, wytwarzanie, pomiary, eksploatacja

Koła zębate – projektowanie, wytwarzanie, pomiary, eksploatacja

Zamów
Inżynieria doskonałości w procesach biznesowych. Przewodnik po teorii i dobrych praktykach

Inżynieria doskonałości w procesach biznesowych. Przewodnik po teorii i dobrych praktykach

Zamów
Metrologia. Wybrane zagadnienia (e-book)

Metrologia. Wybrane zagadnienia (e-book)

Zamów
Przewodnik po technologiach przemysłu 4.0

Przewodnik po technologiach przemysłu 4.0

Zamów
Vademecum projektanta. Budownictwo halowe (e-book)

Vademecum projektanta. Budownictwo halowe (e-book)

Zamów
Poznaj nasze serwisy

Nasze strony wykorzystują pliki cookies. Korzystanie z naszych stron internetowych bez zmiany ustawień przeglądarki dotyczących plików cookies oznacza, że zgadzacie się Państwo na umieszczenie ich w Państwa urządzeniu końcowym. Więcej szczegółów w Polityce prywatności.