02 Февраля 2018

Повышение устойчивости к землетрясениям с помощью монокристалла.

Исследователи и коллеги Университета Тохоку нашли экономичный способ улучшить свойства некоторых металлов, которые известны своей способностью вернуться к своей первоначальной форме после деформирования. Этот способ мог бы облегчить массовое производство этих улучшенных металлов для различных применений, включая строительные материалы, устойчивые к землетрясениям.

Большинство металлов состоит из большого числа кристаллов, но в некоторых случаях их свойства улучшаются, когда они образованы из монокристалла. Однако монокристаллические металлы дороги для производства.

Исследователи разработали более дешевый способ производства, который использует феномен, известный как «ненормальный рост зерна». Используя этот метод, множественные «зерна» металла или кристаллы растут нерегулярно, некоторые - за счет других, когда он подвергается воздействию тепла.

Техника команды включает в себя несколько циклов нагрева и охлаждения, которые приводят к образованию монокристаллического металлического стержня длиной 70 сантиметров в длину и 15 миллиметров в диаметре.

Для получения крупного монокристаллического металлического стержня металлический сплав нагревают до 900 ° С, затем охлаждают до 500 ° С в пять раз. Затем следуют четыре цикла нагревания до 740 ° C, затем охлаждение до 500 ° C. Наконец, металл нагревается в последний раз до 900 ° C. Опускание циклов с более низким температурным нагревом (740 ° C) / охлаждения (500 ° C) не привело к монокристаллическому результату.

Используемый сплав, изготовленный из меди, алюминия и марганца, представляет собой металл с памятью формы, который легко разрезать на машинах. Увеличение размера кристаллов материала резко повышает его эластичность. Изменение его формы также делает его довольно сильным. Эти комбинированные функции делают его очень привлекательным для построения структур, которые могут выдерживать землетрясения.

«Поскольку данный способ выгоден для массового производства монокристаллов из-за простоты процесса, это открытие открывает путь для применения монокристаллов с памятью формы для конструкционных материалов для сейсмических применений в зданиях и мостах», заключают исследователи в своих исследованиях, опубликованные в журнале Nature Communications.