Jednoduchá slitina je nejvíce průrazuvzdorným materiálem na světě  
Podivuhodná slitina CrCoNi, která náleží mezi vysokoentropické slitiny, čili slitiny s rovnoměrným zastoupením jednotlivých kovů, si udržuje neuvěřitelnou průrazuvzdornost i při extrémně nízkých teplotách, kolem teploty kapalného vodíku. Pro konstrukce v kosmickém prostoru a podobných náročných prostředích k nezaplacení.
Slitina CrCoNi úspěšně brání šíření trhlin (tmavé skvrny). Kredit: Robert Ritchie/Berkeley Lab.
Slitina CrCoNi úspěšně brání šíření trhlin (tmavé skvrny). Kredit: Robert Ritchie/Berkeley Lab.

Jestli má někdo mezi odborníky nejblíže k mágům a alchymistům, jsou to nepochybně materiáloví vědci. Nejenom že používají podobné suroviny, ale vytvářejí substance s podivuhodnými vlastnostmi. A nutno říci, že se jim to daří mnohem lépe, než jejich předchůdcům z minulých staletí.

 

Robert Ritchie z amerických laboratoří Lawrence Berkeley National Laboratory a jeho kolegové testovali vlastnosti relativně jednoduché slitiny CrCoNi, která je tvořená chromem, kobaltem a niklem. Jde o materiál ze skupiny vysokoentropických slitin (HEA, High entropy alloy). Většinu slitin tvoří jeden dominantní kov s příměsemi, ale vysokoentropické slitiny se skládají ze zhruba stejných či podobných množství obsažených kovů. Díky tomu mívají pozoruhodné vlastnosti, jako je vysoký poměr pevnosti k hmotnosti nebo extrémní pevnost a tažnost.

 

Robert Ritchie. Kredit: University of California, Berkeley.
Robert Ritchie. Kredit: University of California, Berkeley.

Badatelé v předešlém výzkumu zjistili, že zmíněná slitina CrCoNi vykazuje velkou pevnost a průrazuvzdornost při velice nízkých teplotách kolem mínus 196 °C. V novém výzkumu prokázali, že CrCoNi si udržuje excelentní mechanické vlastnosti i při extrémně nízké teplotě mínus 253 °C, při které je například vodík kapalný.

 

Logo. Kredit: Lawrence Berkeley National Laboratory.
Logo. Kredit: Lawrence Berkeley National Laboratory.

Podle Ritchieho dosahuje průrazuvzdornost slitiny CrCoNi kolem teploty kapalného vodíku obdivuhodných 500 MPa m1/2. Vyjádřeno ve stejných jednotkách, průrazuvzdornost kusu křemíku je 1, hliníkového rámu dopravních letadel asi 35 a u nejlepších typů oceli kolem 100.

 

Běžné materiály se v nízkých teplotách stávají více křehkými. Chování slitiny CrCoNi je v tomto směru mimořádné. Vědce proto nesmírně zajímá, čím to je. Použili několik mikroskopovacích a zobrazovacích metod, aby prostudovali strukturu krystalové mřížky slitiny CrCoNi a sledovali její chování při působení tlaku.

 

Ukázalo se, že podivuhodné vlastnosti slitiny vyplývají ze sérií interakcí mezi atomy, které se odehrávají ve specifickém pořadí. Při působení tlaku na slitinu se mění její vnitřní struktura, přičemž posledním krokem tohoto procesu je přepnutí krystalické mřížky z kubické na hexagonální. Badatelé jsou přesvědčeni, že slitinu CrCoNi bude vzhledem k jejím vlastnostem možné využít v konstrukcích pro extrémní prostředí, například u kosmických sond.

 

Video: High-entropy alloys: The future of alloying

 

Literatura

New Atlas 8. 12. 2022.

Science 378: 978–983.

Datum: 10.12.2022
Tisk článku



Diskuze:

Teplota mínus 253°C

Mirek Bautsch,2022-12-11 09:36:57

je bod varu kapalného vodíku.
Helium vře při mínus 269°C.

Odpovědět


Re: Teplota mínus 253°C

Josef Hrncirik,2022-12-11 09:54:38

Lawrence Berkeley National Laboratory má jiné starosti

Odpovědět


Re: Teplota mínus 253°C

,2022-12-11 12:04:24

jj. doplněno. Díky

Odpovědět

Delikátní problém = křehká záležitost

Josef Hrncirik,2022-12-10 17:24:46

Ritchie:...“The toughness of this material near liquid helium temperatures is as high as 500 megapascals square root meters,”... .
Podle Ritchieho dosahuje průrazuvzdornost slitiny CrCoNi kolem teploty kapalného helia obdivuhodných 500 megapascalů na čtvereční metr. Vyjádřeno ve stejných jednotkách?, ? !§ ... .

Odpovědět


Re: Delikátní problém s prů(se)razem katastroficky rostoucí trhlinou při pomalé tahové zkoušce s vrubem = velmi křehká záležitost vysoce entropického překladu

Josef Hrncirik,2022-12-13 15:33:29

Buy an article!!!
Or look into supple mental materials fór free.

Nad. rovnicí 3 leží psáno: ... "Samples were tested under displacement control at a constant displacement rate of 2 mm/min. The onset of cracking as well as subsequent subcritical crack growth were determined by the compliance method with periodically unloading the sample (~10% of the peak-load) to record the elastic unloading compliance using a clip gauge of 3 mm (-1/+7 mm) gauge length (Epsilon Technology, Jackson, WY, USA) mounted in the load-line of the sample.

Průseraznost tedy nebyla měřena jako rázová odolnost humánním úderem Charpyho kladiva, ale při pomalém trhání na skřipci 2 mm/min /´´ bez waterboarding, ale s bočním zářezem posypaným solí a pepřem.

Odpovědět


Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce








Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace