Naukowcy wymyślili sposób na opóźnienie tzw. „awarii zmęczeniowej” w stopach aluminium
Metal aluminiowy jest lekki i ma dużą odporność na korozję, zapewniając bardzo pożądane właściwości w produkcji samochodów. Może jednak napotkać problemy ze względu na powtarzające się naprzemienne naprężenia (na przykład spinacz do papieru zgina się do przodu i do tyłu, aż się złamie) i wytwarza słabe punkty. Naukowcy z Australii zaproponowali rozwiązanie tego tak zwanego „awarii zmęczeniowej”, która zmienia mikrostrukturę stopów aluminium tak, aby mogły one same naprawiać te słabe punkty.
Christopher Hutchinson, profesor Uniwersytetu Monash, który kierował badaniami, powiedział: „80% awarii stopów inżynieryjnych jest spowodowanych zmęczeniem. Zmęczenie to awaria z powodu przemiennych naprężeń. To bardzo poważny problem”.
Hutchinson i jego zespół jako pierwsi przeprowadzili to badanie, koncentrując się na podstawowej przyczynie zmęczenia, znanej jako strefa wolna od opadów (PFZ). Te słabe ogniwa powstają w stopie aluminium przez zmienne naprężenia, zaczynając od maleńkich plastikowych punktów, a następnie tworząc pęknięcia, zanim materiał ostatecznie pęknie.
Hutchinson i jego zespół inżynierów na wczesnym etapie próbowali interweniować w ten proces, wykorzystując energię mechaniczną generowaną pod wpływem naprężeń przemiennych. Mówiąc dokładniej, zespół zaproponował metodę wychwytywania nowych cząstek i wykorzystywania tych cząstek do wzmacniania słabych punktów, łączenia pęknięć lub opóźniania pojawiania się pęknięć.
Osiąga się to poprzez proces „uczenia”, który symuluje obciążenie materiału (chociaż jest ono wyższe niż normalne naprężenie) i musi być powtarzany setki cykli. Skutkuje to wyższą koncentracją drobnych cząstek w osłabionym obszarze, zwiększając w ten sposób granicę plastyczności i wytrzymałość na rozciąganie materiału, który następnie może się zagoić podczas pracy.
Hutchinson powiedział: „„Przeszkoliliśmy” strukturę i użyliśmy jej do naprawy PFZ, które mogą stanowić słabe punkty. Ta metoda jest uniwersalna i może być stosowana do innych stopów utwardzanych wydzieleniowo zawierających PFZ. Ważnym czynnikiem jest odporność na zmęczenie.
Naukowcy twierdzą, że taka zmiana początkowej mikrostruktury może znacząco zwiększyć trwałość zmęczeniową stopów aluminium. Zwrócili również uwagę, że wytrzymałość zmęczeniowa wysokowytrzymałych stopów aluminium jest notorycznie niska, ale czerpią one największe korzyści, głównie że żywotność zmęczeniową można wydłużyć 25-krotnie.
Hutchinson powiedział: „Nasze badania pokazują, że konstrukcja mikrostruktury stopu aluminium używanego do obciążania dynamicznego uległa zmianie koncepcyjnej”.
„Nie zaprojektowaliśmy silnej mikrostruktury, ale chcieliśmy, aby pozostała stabilna tak długo, jak to możliwe podczas obciążeń zmęczeniowych. Zdaliśmy sobie sprawę, że mikrostruktura zmieni się pod wpływem obciążeń dynamicznych. Dlatego zaprojektowaliśmy początkową mikrostrukturę (może mieć niższą wytrzymałość statyczną), zmieni sposób pracy, tym samym znacznie poprawiając jej wydajność zmęczeniową.
Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Nature Communications.
Link do tego artykułu: Zmień mikrostrukturę stopu aluminium, aby zwiększyć jego żywotność zmęczeniową 25 razy
Oświadczenie o przedruku: Jeśli nie ma specjalnych instrukcji, wszystkie artykuły na tej stronie są oryginalne. Proszę wskazać źródło przedruku: https://www.cncmachiningptj.com/，thanks！
PTJ® zapewnia pełen zakres niestandardowej precyzji 
