Nowe metody testowania złożonych stopów metalicznych
W przypadku materiałów twardych lecz ciągliwych, na przykład metali, istnieje wiele sprawdzonych metod testowania deformacji plastycznej, czyli powodującej zrywanie wiązań (w odróżnieniu od deformacji elastycznej). W przypadku materiałów kruchych sytuacja jest jednak znacznie bardziej skomplikowana. W ramach finansowanego ze środków UE projektu HIGHTEMPPROP przeprowadzono pierwsze badania nad testowaniem nowej klasy materiałów kruchych: złożonych stopów metalicznych (CMA). Stopy CMA to krystaliczne ciała stałe, które mogą zawierać kilka tysięcy atomów na komórkę jednostkową. Defekty i mechanizmy deformacji CMA są nadal w znacznej mierze nieznane, w odróżnieniu od materiałów krystalicznych o prostszej strukturze. Stopy CMA to bardzo obiecujące materiały do produkcji przemysłowych powłok ochronnych i zmniejszających tarcie, jednak wykorzystanie ich w konkretnych produktach wymaga opracowania odpowiednich technik testów. Naukowcy zajęli się badaniem procesów pękania nowatorskich materiałów powłok w różnych temperaturach. Do badań wybrano dwa stopy CMA o różnych strukturach krystalicznych. Wykorzystując najlepsze na świecie zaplecze do testów w małej skali, badacze po raz pierwszy wykazali, że w takich materiałach deformacje zachodzą poprzez przesunięcia dyslokacji, czyli defektów kryształu polegających na nierównym ułożeniu atomów. Dyslokacje powstają poniżej temperatury przejścia między stanem ciągłym a kruchym, kiedy to materiały będą raczej pękać niż zginać się lub w inny sposób odkształcać. W obu CMA stwierdzono obecność nieciągłych obszarów plastycznych, które charakteryzują się występowaniem przeskoków (nieciągłości) na krzywych naprężeń przy stałym obciążeniu. Jeden z materiałów zgodnie z oczekiwaniami wykazywał spadek naprężeń uplastyczniających i twardości wraz ze wzrostem temperatury. W przypadku drugiego CMA zaobserwowano jednak po raz pierwszy w takich materiałach anormalne ustępowanie. Innymi słowy, wraz ze wzrostem temperatury wzrastało naprężenie potrzebne do zapoczątkowania ustępowania. Uzyskane wyniki spotkały się z żywym zainteresowaniem społeczności badaczy stopów CMA i umożliwiły opracowanie kilku artykułów do czasopism naukowych. Z bezpośrednich korzyści dla uczestników projektu można wymienić zaproszenia na odczyty oraz zapewnienie źródła kryształów do testów deformacji. Opracowanie pilnie potrzebnych metod testowania powinno przynieść korzyści nie tylko dla społeczności naukowej, ale także dla licznych potencjalnych zastosowań praktycznych dokładnie scharakteryzowanych stopów CMA.
