Новый метод упрочнения металла

Новый метод упрочнения золота может стать прорывом в создании лёгких и прочных металлов. Исследователи из Китая предложили использовать равномерно распределённые нанопустоты для улучшения механических характеристик золота.

Размер пор составлял около 30 нанометров, но учёные сжали и нагрели образцы до критической плотности, чтобы сделать пористую структуру закрытой. После обработки многие пустоты превратились в сферы с минимальным диаметром 18 нанометров.

Чтобы проверить, как изменились механические характеристики золота, учёные взяли маленькие образцы с разноразмерными отверстиями (от 18 до 180 нанометров в диаметре) и растянули их. Выяснилось, что прочность перфорированного золота росла, если средний размер пор был меньше, при этом все образцы показали себя лучше, чем необработанное золото.

Предел текучести пористого металла был почти на 107% выше, а отношение прочности к весу выросло на 118% при добавлении 5% пустот.

Исследователи отмечают, что некоторые образцы с особенно большими порами показали высокую пластичность вместе с ростом прочности. Основное отличие новой технологии от обычных пористых металлов заключается в равномерном распределении отверстий, что минимизирует концентрацию напряжения в одном месте.

Для лучшего укрепления металла поры стоит делать меньше, потому что вместе с ними уменьшаются и области высокого напряжения при нагрузке. Предел находится в районе 101–102 нанометров — прочность при таком диаметре растёт без потери пластичности.

Учёные планируют испытать метод не только с золотом, но и с медью, которая чаще используется в электронике. Новый подход более научно можно назвать компонентом с нулевой массой. Отверстия могут облегчить металл на 10%, при этом улучшая его физические характеристики. Перфорированное золото можно будет применять в электронике для обработки контактов.