Туганбаева А.А.
НАНОТВИННИНГ: СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И МЕТОДЫ, ИХ ПРИМЕНЕНИЕ И ВЫСОКОСКОРОСТНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ *
Аннотация:
в данной работе исследуется инновационный метод повышения прочности металлов, основанный на использовании высокоскоростного воздействия микрочастиц. Метод, разработанный учеными из MIT, включает в себя ускорение металлических частиц до сверхзвуковых скоростей с помощью лазера, что приводит к процессу нанотвиннинга — особой форме рекристаллизации на наноуровне. Нанотвиннинг, который возникает при ударе частиц о поверхность металла, способствует формированию новых кристаллических зерен с уменьшенным размером. Этот процесс значительно повышает механические свойства металлов, увеличивая их прочность в десять раз по сравнению с исходным состоянием. Представленные результаты открывают новые перспективы для промышленного применения данной методики в производстве сверхпрочных металлических материалов.
Ключевые слова:
нанотвиннинг, высокоскоростное воздействие, рекристаллизация, микрочастицы, упрочнение металлов, лазерная обработка, наноструктуры, промышленные применения
Металлургия всегда была и остаётся одной из ключевых областей науки и техники, направленных на улучшение механических и физических свойств металлов. В последние годы исследования в этой области активно развиваются, предлагая новые методы и подходы для повышения прочности и долговечности металлических материалов. Одним из таких инновационных методов является нанотвиннинг, который сочетает в себе высокоскоростное воздействие и наноструктурирование, что открывает новые возможности для промышленного применения.Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) разработали уникальный подход, основанный на использовании сверхзвукового ускорения микрочастиц с помощью лазера. В основе метода лежит воздействие на металл микрочастиц, движущихся с высокой скоростью, что приводит к рекристаллизации на наноуровне, известной как нанотвиннинг. Этот процесс способствует формированию новых кристаллических зерен с уменьшенными размерами, что значительно повышает прочностные характеристики металла.Нанотвиннинг представляет собой процесс, при котором кристаллические зерна металла подвергаются деформации и рекристаллизации под воздействием высоких скоростей и температур. В результате этого процесса формируются наноструктуры, обладающие высокой плотностью дефектов, что способствует повышению прочности и твёрдости металла. Особенностью данного метода является его способность изменять микроструктуру материала без существенного изменения его химического состава, что делает его универсальным для различных типов металлов и сплавов.Рисунок 1. Влияние скорости микрочастиц на прочность металла.Основными преимуществами метода нанотвиннинга являются:1. Увеличение прочности: Метод позволяет увеличить прочность металлов в несколько раз за счёт формирования наноструктурированных зерен.2. Универсальность: Метод может быть применён к различным типам металлов и сплавов без изменения их химического состава.3. Экономическая эффективность: Высокоскоростное воздействие микрочастиц не требует значительных энергетических затрат, что делает процесс экономически выгодным для промышленного применения.4. Простота интеграции: Метод легко интегрируется в существующие производственные процессы, что позволяет быстро внедрять его в промышленное производство.Рисунок 2. Влияние температуры на твёрдость металла.Метод нанотвиннинга имеет широкие перспективы для применения в различных отраслях промышленности. Наиболее значимыми областями применения являются:1. Авиация и космонавтика: Повышение прочности металлов позволяет создавать более лёгкие и прочные конструкции для авиакосмической техники.2. Автомобилестроение: Улучшение механических свойств металлов способствует созданию более безопасных и долговечных автомобилей.3. Энергетика: Применение нанотвиннинга в производстве компонентов для энергетических установок позволяет увеличить их надёжность и срок службы.4. Строительство: Использование прочных металлов в строительных конструкциях повышает их устойчивость к нагрузкам и внешним воздействиям.Заключение.Метод нанотвиннинга, основанный на высокоскоростном воздействии микрочастиц, представляет собой революционный подход к улучшению механических свойств металлов. Разработанный учёными из MIT, этот метод открывает новые горизонты для промышленного применения, позволяя создавать сверхпрочные и долговечные металлические материалы. Введение данного метода в производственные процессы различных отраслей промышленности может значительно повысить их эффективность и конкурентоспособность.
Номер журнала Вестник науки №7 (76) том 1
Ссылка для цитирования:
Туганбаева А.А. НАНОТВИННИНГ: СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И МЕТОДЫ, ИХ ПРИМЕНЕНИЕ И ВЫСОКОСКОРОСТНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ // Вестник науки №7 (76) том 1. С. 658 - 662. 2024 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/16696 (дата обращения: 20.05.2025 г.)
Вестник науки © 2024. 16+