Kas tugevamate metalldetailide valmistamiseks peaks nende mõõtmeid vähendama?
Hariliku kirjaklambri painutamisel hakkavad metalliaatomite paigutuse ebakorrapärad kristallvõres liikuma. Kohas, kus nad liituvad, muutub struktuur nõrgaks ja lõpuks klamber murdub. Juba viiekümne aasta eest tehti katse mõne mikromeetrilise läbimõõdu ja millimeetritesse küündiva pikkusega tinaniidikestega, milles ilmnes nende anomaalselt hea pingetaluvus. Seda, miks väikesemõõtmelised kristallstruktuurid mehhaanilisi deformatsioone üllatavalt hästi taluvad, ei osatud seni põhjalikult seletada. Nüüd on USA teadlased läbi viinud eksperimendi, milles 150 kuni 400 nanomeetrilise läbimõõduga nikkelvardakesi teemantalasil muljuti. Samal ajal jälgiti nende sisestruktuuri elektronmikroskoobi abil. Ilmnes, et vastupidiselt makroskoopilistes kehades aset leidvale ebakorrapärade kuhjumisele liiguvad suure pindala ja ruumala suhtega kehades düslokatsioonid materjali pinnale ja aine kristallstruktuur hoopis korrastub. See annabki talle lisatugevuse.
 |
Nikkelvardake enne ja pärast muljumist- vasakpoolsel pildil nähtav teralisus tuleneb kristallvõre struktuuri ebakorrapärast, mis pärast muljumist (paremal) on kadunud.
Veel umbes 300 nanomeetri jämedused vardakesed suutsid suure osa struktuurivigadest pinna kaudu kõrvaldada, suuremate läbimõõtude korral esines harilik kuhjumine. Kuid ega peenemadki niidikesed lõpmatult pinget talu – ilmnes, et piisava rakendatava jõu korral hakkavad struktuurivead proovis spontaanselt tekkima. Kui neid saab piisavalt palju, et enne pinnale jõudmist liituda ja ühiselt materjali nõrgestada, puruneb see ikkagi.
Allikas: sciencedaily.com
Toimetas Erik Randla