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

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 &amp...

Partner kategorii:

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-ktore-wybrac-i-dlaczego

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...

Partner kategorii:

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.

branza-tsl-czy-cudzoziemcy-zapelnia-wakaty-w-branzy-transportowej

Czy cudzoziemcy zapełnią wakaty w branży transportowej?

W obliczu rosnącego niedoboru kierowców, polska branża TSL szuka skutecznych sposobów na przyciągnięcie pracowników. Wyzwaniem staje się znalezienie metod atrakcyjniejszych niż podwyżki płac. Napływ cudzoziemców z Ukrainy i Białorusi nie gwarantuje już wypełnienia luk kadrowyc...

Partner kategorii:

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...

netskope

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-fot-2

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.

STAL_3-4_24_Agnieszka_Skoczylas_STOPY_METALI_PO_CIECIU_LASEREM_iStock-1459336381

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...

OZE

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-fot-3

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 ...

czyszczenie laserowe
Partner kategorii:

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%.

Relacje

Katalog produktów

Sklep

STAL Metale & Nowe Technologie 1-2/24

STAL Metale & Nowe Technologie 1-2/24

Zamów
Nowoczesne Hale 1/2024

Nowoczesne Hale 1/2024

Zamów
Utrzymanie Ruchu 1/2024

Utrzymanie Ruchu 1/2024

Zamów
Fastener 1/2023

Fastener 1/2023

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.