Фізики з Тихоокеанської північно-західної національної лабораторії та Політехнічного університету
Вольфрам - метал з однією з найвищихтемператур плавлення, але у чистому вигляді він дуже крихкий, пояснюють автори роботи. Змішуючи вольфрам з невеликими кількостями інших металів, таких як нікель і залізо, можна отримати сплав більш міцний, ніж чистий метал, який при цьому зберігає високу температуру плавлення.
Щоб ще більше збільшити межу міцностісплавів, дослідники пропонують використовувати спеціальний спосіб гарячої прокатки. З його допомогою можна створити всередині металу спеціальні мікроструктури, які імітують перламутр - внутрішній шар раковин прісноводних і морських молюсків. Відомо, що ця структура не тільки відрізняється красивими візерунками та переливами, але також надає раковинам міцність.
Мікроструктура природного перламутру (згори) та прокатного перламутру у вольфрамових сплавах. Зображення: J. V. Haag IV та ін., Scientific Reports
Дослідники проаналізували «перламутрову»мікроструктуру сплавів за допомогою скануючої електронної мікроскопії, що просвічує, щоб спостерігати за поведінкою атомів. Всередині перламутрової структури важкий вольфрамовий сплав складається з двох окремих фаз: «твердої» фази майже чистого вольфраму та «пластичної» фази, що містить суміш нікелю, заліза та вольфраму.
Результати досліджень показують, що високаміцність важких вольфрамових сплавів обумовлена відмінною зв'язком між різнорідними фазами, включаючи тісно пов'язані «тверді» і «пластичні» фази. У своїй роботі дослідники показали, що, керуючи кристалічною структурою, геометрією та хімічним складом сплаву, можна створити міцні межі поділу матеріалів у важких сплавах вольфраму.
Такі зміни покращать дизайн матеріалу тадопоможуть створити сплави досить міцні, довговічні та надійні, щоб витримувати величезні температури та вплив електромагнітного випромінювання усередині термоядерного реактора. Автори зазначають, що лабораторії вже працюють над створенням прототипу корпусу реактора із сплавів вольфраму.
Запропоноване рішення — не єдине, вчені зусьому світу працюють над різними технологіями для термоядерного реактора. Наприклад, раніше «Хайтек» розповідав, що російські вчені з НДЯУ МІФІ розробили спеціальний припій, який підвищує міцність вольфрамового сплаву і стали для аналогічних цілей.
Читати далі:
Ядро Землі скоро обертатиметься в іншому напрямку
Подивіться на водневу суперяхту, що «літає» над водою зі швидкістю 75 вузлів.
Чумацький Шлях виявився аномально великим для своєї галактичної нитки
На обкладинці: будівництво термоядерного реактора ІТЕР. Зображення: ITER Organization