2u1: Ovaj inovativni tretman čini legure čelika i čvršćim i fleksibilnijim

Centar tretirane legure čelika T-91 mekan je toliko da može da izdrži plastičnost, ali je uvođenjem nanolaminata njegova površina postala mnogo čvršća.

Snaga i fleksibilnost su dve suprotnosti koje bi trebalo da budu dobro izbalansirane u čeliku. Ali, američki inženjeri razvili su nedavno novi tretman koji se može primeniti na čelične legure kako bi ih u isto vreme učinili jačim i duktilnijim, što bi rezultiralo širokim spektrom upotrebe u energetici i vazduhoplovstvu.

Ove dve osobine su obično u suprotnosti jedna s drugom, što dovodi do stvaranja kompromisa koji treba da se napravi u zavisnosti od primene. Kod metala sve se svodi na sitna zrna koja čine materijal. S jedne strane, veća zrna se bolje deformišu kako bi omogućila bolju duktilnost, dok manja mogu da podnesu veća naprezanja, povećavajući tako snagu metala.

Pročitajte još na Gradnja.rs:

• Račvasti panjevi mogli bi da zamene čelik u nosećim konstrukcijama
• Upotrebljen umesto peska soc od kafe može učiniti beton za 30% jačim

Tretman zasnovan na prilagođavanju zrna

U novoj studiji, naučnici sa Univerziteta Purdue iz Indijanapolisa i njihove kolege iz Nacionalne laboratorije Sandia razvili su tretman za čelik koji može bolje uravnotežiti snagu i duktilnost i to prilagođavanjem zrna.

Tim je tretirao leguru čelika poznatu kao T-91 kako bi proizveo novi materijal koji su nazvali Gradient T-91 (G-T91), koji, kao što mu i ime govori, ima gradijent veličine zrna u svom sastavu.

Tretmanom se formira tanak sloj ultrafinih metalnih zrnaca koji ide od površine ka unutra debljinom od oko 200 mikrometara. Spoljašnja zrnca su manja od 100 nanometara, dok su ona u sredini i do 100 puta veća.

Na ovaj način G-T91 ima za 36% veću čvrstoću i za 50% bolju plastičnost od T-91, objašnjava Zhongxia Shang, glavni autor studije.

Članovi tima su skeniranjem elektronskim mikroskopom napravili slike materijala u različitim fazama primenjenog naprezanja.

„Ovo je lepota strukture, centar je mekan tako da može da izdrži plastičnost, ali uvođenjem nanolaminata površina je postala mnogo čvršća. Krupna zrna brinu o istezanju, a mala zrna podnose stres. Sada možete napraviti materijal koji ima kombinaciju snage i duktilnosti“, rekao je Shang za New Atlas.

Da bi videli kako tretman funkcioniše, članovi tima su skeniranjem elektronskim mikroskopom napravili slike materijala u različitim fazama primenjenog naprezanja.

Ultrafina zrna su obično blizu površine orijentisana vertikalno, ali kako se naprezanje intenzivnije primenjuje, ona počinju da poprimaju globularniji oblik, a zatim se okreću i rastežu horizontalno. Ovo omogućava čeliku da se efikasnije deformiše.

Ipak, kako se i zašto zrna kreću na ovaj način, ostaje misterija. Tim planira da kroz dalji rad tu nepoznanicu reši, kako bi se došlo do još efikasnijeg rasporeda, te kreirali materijali sa različitim svojstvima.