Японские материаловеды рассказывают о том, как при помощи довольно простого процесса заметно улучшить параметры металлических сплавов.

Обычно в поликристаллических материалах, к которым относятся и металлы, рост размера отдельных зёрен хотя и повышается с температурой, после достижения определённого времени отжига начинает замедляться. В конечном счёте получить металлы с размером зерна более миллиметра становится весьма непросто.

Рис. 1. Границы некоторых зёрен сплава меди, алюминия и марганца после многократного нагрева и охлаждения показали склонность к аномальному росту, поглощая при этом окружающие более мелкие зёрна. (Здесь и ниже иллюстрации Science.)

Исследователи во главе с Тосихиро Омори (Toshihiro Omori) из Университета Тохоку (Япония) попробовали проверить границы возможностей по наращиванию отдельных зёрен при помощи сравнительно простой техники — периодического нагревания и медленного охлаждения металла.

Выяснилось, что при длительном циклическом температурном воздействии внутри зёрен после ряда фазовых переходов возникали небольшие внутренние структуры, на основе которых начинался «аномальный рост зёрен», и те в итоге достигали размеров в несколько сантиметров каждое.

Разумеется, очень хочется понять, насколько эти результаты применимы к основным металлам, используемым человечеством. Материаловеды работали с медным сплавом с памятью формы, однако предполагают, что сходные параметры должны иметь и «некоторые другие металлические сплавы».

Если это действительно так, то металлы, подвергнутые новому виду обработки, должны обрести куда более значительную пластичность и способность противостоять нагрузкам, чем такие же материалы, не подверженные длительной циклической обработке.

Поменяются для них и магнитные параметры, равно как и характеристика ползучести.

Рис. 2.

Подчёркивается, что, хотя ранее сходных результатов со сравнительно большими зёрнами удавалось достичь другими методами, в качестве непременного условия они включали сильное растяжение металлического образца, подвергаемого нагреву и охлаждению.

В итоге такой обработки удавалось получать только очень тонкие листы и проволоку, что исключало возможность изготовления изделий более сложных форм.

Таким образом, новая технология принципиально проще, не требует растяжения и позволяет (в теории) создавать металлические изделия любых форм.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Science.