Ученые из Института физики твердого тела РАН (Россия), Университета наук и технологий УСТХБ (Алжир), Национальной академии наук Беларуси и французской лаборатории LSPM-CNRS сделали важное открытие в области обработки материалов. Они использовали метод высокого давления с кручением (HPT), который позволяет кардинально изменять свойства металлов при комнатной температуре.
HPT — это уникальная технология, при которой металлический образец сжимается под огромным давлением (до 5-6 гигапаскалей) и одновременно подвергается кручению. Такой двойной эффект вызывает интенсивную пластическую деформацию, измельчая структуру металла до наноразмеров (100-200 нм) и создавая множество дефектов в кристаллической решетке.
В эксперименте с алюминиево-медным сплавом исследователи обнаружили поразительный эффект: атомы меди начали перемещаться в алюминиевой матрице в триллион раз быстрее, чем при обычных условиях. При этом весь процесс происходил при комнатной температуре, хотя аналогичный результат традиционными методами требует нагрева до 380°C.
Секрет такого феномена кроется в особом состоянии материала после HPT-обработки. В металле образуется огромное количество вакансий (пустых мест в кристаллической решетке) и других дефектов, которые действуют как "транспортные пути" для атомов. Это состояние ученые называют "эффективной температурой" - материал ведет себя так, будто его нагрели, хотя реального нагрева не было.
Открытие имеет огромное практическое значение. Технология HPT открывает новые возможности для создания сверхпрочных и легких сплавов для авиакосмической отрасли, биосовместимых имплантов в медицине, а также материалов с уникальными электрофизическими свойствами. При этом процесс занимает минуты и не требует больших энергозатрат.
Сейчас научная группа продолжает исследования, изучая влияние HPT на другие металлы и сплавы. Каждый новый эксперимент подтверждает: этот метод - настоящий прорыв в материаловедении, который может изменить подход к созданию материалов будущего.
Исследование опубликовано в журнале «Письма о материалах»
Создано при поддержке Минобрнауки РФ в рамках Десятилетия науки и технологий (ДНТ), объявленного Указом Президента Российской Федерации от 25 апреля 2022 г. № 231.
