Надміцна металева піна/North Carolina State University
Американские исследователи из Университета Северной Каролины создали инновационный, одновременно легкий и прочный материал — металлическую пену (CMF), способную выдерживать многократные большие нагрузки и высокие температуры.
Многочисленные испытания подтвердили, что эта пена сохраняет целостность даже после миллионов циклов нагрузки при температуре 600°C. Этот материал можно использовать в автомобильных двигателях, деталях реактивных самолетов и для оболочек топливных элементов ядерных реакторов.
CMF создается путем интеграции полых сфер из нержавеющей стали и никеля в твердую металлическую матрицу. Благодаря этому материал получается чрезвычайно прочным при поглощении ударных нагрузок и демонстрирует превосходную термостойкость в сравнении с обычной сталью и другими традиционными металлами.
В новом исследовании ученые испытывали CMF в экстремальных условиях. Образцы подвергались многократному сжатию при температурах от 23 до 600°C. Металлическая пена продемонстрировала исключительную усталостную стойкость при температуре 400°C.
По результатам испытаний CMF выдержал более 1,3 млн повторных циклов напряжения, а нагрузка составляла от 6 до 60 МПа. Даже при экстремальных температурах около 600°C материал выдерживал цикл нагрузки от 4,6 до 46 МПа в течение 1,2 млн циклов без каких-либо признаков деградации. В обоих высокотемпературных испытаниях исследователи остановили испытания из-за ограничения по времени, а это означает, что настоящий предел усталости CMF еще выше.
«Учитывая, что в условиях усталости при сжатии-сжатии усталостная долговечность твердой нержавеющей стали значительно снижается при повышении температуры от комнатной до 400°C и 600°C, эти результаты оказались выдающимися. Наши результаты показывают, что усталостная долговечность CMF-материала не уменьшается, и он демонстрирует исключительные характеристики в экстремальных условиях высокотемпературных циклических нагрузок», — подчеркнул автор-корреспондент и профессор машиностроения и аэрокосмической техники Афсанех Рабии.
Эксплуатационные характеристики металлической пены превосходят характеристики цельной нержавеющей стали при высоких температурах. Первоначальным стимулом этого исследования стала разработка материала для повышения безопасности и эффективности перевозки опасных грузов.Сочетание легкости, прочности и термостойкости делает CMF достаточно перспективным материалом для различных применений: от крыльев самолетов и брони транспортных средств до безопасного хранения и транспортировки ядерных и других термочувствительных материалов. Исследователи планируют сотрудничать с промышленностью для изучения и разработки многочисленных потенциальных вариантов применения CMF.
Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Materials Science
Источник: Interesting Engineering
Контент сайту призначений для осіб віком від 21 року. Переглядаючи матеріали, ви підтверджуєте свою відповідність віковим обмеженням.
Cуб'єкт у сфері онлайн-медіа; ідентифікатор медіа - R40-06029.