Yorulma nedeniyle oluşan çatlaklar metallerde yeniden birleşiyor - Fizik Dünyası

ABD'deki Sandia Ulusal Laboratuvarları (SNL) ve Texas A&M Üniversitesi'nden araştırmacılar, metaldeki çatlakların kısaldığını gözlemlediler. Beklenmedik bulgu (çatlakların normalde daha uzun olması), metallerdeki kırılma teorilerini altüst ediyor ve kendi iç hasarlarını "iyileştiren" malzemelerin tasarımına yardımcı olabilir.

Metaller tekrar tekrar gerilime ve gerilime maruz kaldığında mikroskobik çatlaklar oluşmaya başlar. Bu çatlaklar bir tür yorulma hasarıdır ve zamanla büyürler ve en sonunda yapının bozulmasına neden olana kadar yayılırlar; çoğu zaman öngörülemez bir şekilde.

Böyle bir büyümenin geri döndürülemez olduğu varsayılmıştı, ancak araştırmacıların liderliğinde SNL malzeme bilimcisi ve mühendisi Brad Boyce bunun mutlaka doğru olmadığını buldu. Çalışmalarında, nano ölçekli platin örneklerini tekrar tekrar incelerken içlerinde neler olduğunu gözlemlemelerine olanak tanıyan özel olarak değiştirilmiş bir elektron mikroskobu kullandılar. Beklendiği gibi, deneyin başlarında nano ölçekli yorulma çatlaklarının ortaya çıktığını gördüler. Ancak beklenmedik bir şekilde, yaklaşık 40 dakika sonra çatlakların uçlarının yeniden birleştiğini de gördüler.

Boyce, "Çatlakların küçülmesi değil, büyümesi bekleniyordu" diyor. "Çatlak büyümesini tanımlamak için kullandığımız bazı temel denklemler bile bu tür iyileşme süreçlerinin olasılığını dışlıyor."

Çatlak kanadı soğuk kaynağı

SNL ekibi, deney başladığında kasıtlı olarak bu etkiyi aramıyordu, ancak gözlemledikten sonra üyeler, hasarın tersine çevrilmesi sürecini veya "kendi kendini iyileştirmeyi", çatlakların kenarlarında meydana gelen bir soğuk kaynak biçimi olarak tanımladılar. Bu etki, yerel stres ve tane sınırı göçünün bir kombinasyonu ile indüklenir ve Michael Demkowiczmalzeme bilimi ve mühendisliği profesörü Teksas A&M2013 yılında bunun mümkün olabileceğini öngörmüştü.

Malzemelerin başarısız olmasına neden olan küçük kusurları ortaya çıkarmak

Demkowicz, "Malzemenin mikro yapısı değiştiğinde, çatlağın karşıt güçlerini bir araya getirebilir" diye açıklıyor. "Bu yüzler temizse, soğuk kaynak yoluyla bağlanıp 'iyileşebilirler'."

Araştırmacılar daha önce kendi kendini onaran malzemeler üretmiş olsa da bunlar çoğunlukla metalden değil plastikten yapılmıştı. Ancak Demkowicz, belirli koşullar altında metallerin yorulma hasarından kaynaklanan çatlakları kaynakla kapatabilmesi gerektiğini hesapladı. "Tahminimi test edebilecek bir deney ortaya çıkarmak zor oldu, ancak aslında genel hasar gelişimini anlamaya çalışan SNL araştırmacıları tesadüfen benim teorileştirdiğim süreci gözlemlediler."

Demkowicz yakın vadede şunları söylüyor: Fizik dünyası ekibin bulgularının metallerdeki kırılma teorilerinin geliştirilmesine yardımcı olacağı belirtiliyor. Uzun vadede hasara dayanıklı metallerin tasarlanması için yeni stratejilere yol açabilirler.

Ayrıntılı olarak açıklanan bu çalışma için TabiatAraştırmacılar ölçümlerini vakumda gerçekleştirdiler, bu nedenle çatlak iyileşmesinin havada da gerçekleşip gerçekleşemeyeceği belli değil. Araştırmacılar şimdi bunun mümkün olup olmadığını öğrenmek istiyorlar.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. Otomotiv / EV'ler, karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
• ChartPrime. Ticaret Oyununuzu ChartPrime ile yükseltin. Buradan Erişin.
• Blok Ofsetleri. Çevre Dengeleme Sahipliğini Modernleştirme. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/fatigue-generated-cracks-fuse-back-together-in-metals/