Что делает конструкции и материалы, предназначенные для экстремальных условий, надежными? Исследования, проведенные Университетом Алабамы в Бирмингеме и опубликованные в Scientific Reports, подробно описывают достижения в понимании аддитивно-производимых материалов под высоким давлением с использованием изображений высокого разрешения и компьютерного моделирования.

Йогеш Вохра, доктор философии, профессор кафедры физики и заместитель декана по исследованиям и инновациям в Колледже искусств и наук, является главным исследователем Центра сложных систем, созданных методом аддитивного производства в экстремальных условиях.

Для создания более совершенных материалов для использования человеком в экстремальных условиях CAMCSE изучает, как материалы, напечатанные на 3D-принтере, ведут себя в условиях экстремальных давлений, температур, а также высокоскоростных ударов или ударного сжатия.

Используя технологию сфокусированного ионного пучка для извлечения сжатого образца толщиной в несколько нанометров, наблюдения с помощью электронной микроскопии подтвердили необратимость фазового превращения. Расположение нанослоев оставалось ненарушенным даже после воздействия экстремальных давлений.

Вохра говорит, что опубликованное исследование фокусируется на фундаментальных структурных причинах высокой прочности и пластичности сплавов, изготовленных с помощью 3D-печати.

«В частности, то, как изменяется кристаллическая структура под высоким давлением, может повлиять на механические свойства сплавов, напечатанных на 3D-принтере», — сказал Вохра.

«Исследование с помощью электронной микроскопии в данной статье имеет важное значение, поскольку оно впервые установило, что наноструктурированная слоистая структура сохраняется после воздействия давления, и не происходит никаких изменений в химическом составе отдельных слоев».

Это исследование позволит разработать проекты материалов, изготовленных методом аддитивного производства, для экстремально высоких температур в аэрокосмической отрасли и на энергетических установках, конструкций, устойчивых к ударам на гиперзвуковых скоростях, а также для условий с высоким уровнем радиации в ядерных реакторах.

Вохра говорит, что он воодушевлен этим развитием в CAMCSE, поскольку оно представляет собой прогресс в понимании изменений кристаллической структуры , вызванных высоким давлением, и подчеркивает важность сотрудничества.

«В этой статье представлен коллективный опыт четырех различных академических институтов, примененный к суперсплавам, напечатанным на 3D-принтере, в экстремальных условиях», — сказал Вохра.

«Работа над общей проблемой в рамках научных и инженерных дисциплин является заметным достижением CAMCSE и в то же время предоставляет возможности для обучения аспирантам UAB».