疲労によって生じた亀裂は金属内で再び融合する – Physics World

米国のサンディア国立研究所（SNL）とテキサスA&M大学の研究者らは、金属の亀裂が短くなっているのを観察した。亀裂は通常長くなるという予期せぬ発見は、金属の破壊理論を覆し、内部の損傷を「修復」する材料の設計に役立つ可能性があります。

金属が応力と歪みを繰り返し受けると、微細な亀裂が形成され始めます。これらの亀裂は一種の疲労損傷であり、時間の経過とともに成長して広がり、最終的には構造物の破損を引き起こします (多くの場合、予期せぬ事態が発生します)。

このような成長は不可逆的であると考えられていましたが、研究者らは SNL 材料科学者およびエンジニア ブラッド・ボイス これは必ずしも真実ではないことがわかりました。彼らの研究では、特別に改良された電子顕微鏡を使用し、プラチナのナノスケールサンプルを繰り返し歪ませながら、内部で何が起こっているかを観察することができました。予想通り、彼らは実験の早い段階でナノスケールの疲労亀裂が現れることを確認しました。しかし、予想外なことに、約 40 分後に亀裂の端が再び融合する様子も観察されました。

「亀裂は小さくなるのではなく、大きくなることがこれまで予想されていました」とボイス氏は言う。 「亀裂の成長を説明するために私たちが使用する基本方程式の一部でさえ、そのような治癒プロセスの可能性を排除しています。」

クラックフランク冷間圧接

実験開始時、SNL チームはこの効果を意図的に探していたわけではありませんでしたが、観察後、メンバーは損傷回復プロセス、つまり「自己修復」が亀裂の側面で起こる冷間圧接の一形態であることを特定しました。この効果は、局所的な応力と粒界の移動の組み合わせによって引き起こされます。 マイケル・デムコウィッツ、材料科学および工学の教授 テキサスA＆M、2013年にそれが可能であると予測しました。

材料を失敗させる小さな欠陥を明らかにする

「材料の微細構造が変化すると、亀裂の相反する力が一緒に押し込まれる可能性があります」とデムコウィッツ氏は説明します。 「これらの面がきれいであれば、冷間圧接によって結合して「修復」できます。」

研究者らはこれまでに自己修復材料を作製したことがあるが、これらは主に金属ではなくプラスチックでできていた。しかし、デムコウィッツ氏は、特定の条件下では、疲労損傷によって生じた亀裂を金属が溶接して閉じることができるはずだと計算しました。 「私の予測を検証できる実験を思いつくのは難しいことが判明しましたが、SNLの研究者たちは、実際に一般的な損傷の進展を理解することに取り組んでおり、偶然にも私が理論化したプロセスを観察することになりました。」

短期的には、デムコヴィッチ氏は次のように語る。 物理学の世界 研究チームの発見は、金属の破壊理論の改善に役立つだろう。長期的には、損傷に強い金属を設計するための新しい戦略につながる可能性があります。

この研究については、以下で詳しく説明されています。 自然研究者らは真空中で測定を行ったため、亀裂の治癒が空気中でも起こり得るかどうかは不明である。研究者らは現在、これが可能かどうかを調べたいと考えている。

• SEO を活用したコンテンツと PR 配信。 今日増幅されます。
• PlatoData.Network 垂直生成 Ai。 自分自身に力を与えましょう。 こちらからアクセスしてください。
• プラトアイストリーム。 Web3 インテリジェンス。 知識増幅。 こちらからアクセスしてください。
• プラトンESG。 自動車/EV、 カーボン、 クリーンテック、 エネルギー、 環境、 太陽、 廃棄物管理。 こちらからアクセスしてください。
• プラトンヘルス。 バイオテクノロジーと臨床試験のインテリジェンス。 こちらからアクセスしてください。
• チャートプライム。 ChartPrime でトレーディング ゲームをレベルアップしましょう。 こちらからアクセスしてください。
• ブロックオフセット。 環境オフセット所有権の近代化。 こちらからアクセスしてください。
• 情報源： https://physicsworld.com/a/fatigue-generated-cracks-fuse-back-together-in-metals/