Исследователи научились заранее определять дефекты в металлах, которые приводят к трещинам. С помощью этого возможно снизить стоимость обслуживания самолетов и вовремя проводить ремонт других конструкций. Исследование опубликовано в журнале Science.

«Теперь у нас есть более глубокое фундаментальное понимание того, что приводит к трещинам. Практическое же значение заключается в том, что мы сможем понять и предсказать, когда или как материал выйдет из строя», — отметил один из исследователей, сотрудник факультета механической инженерии университета Джонса Хопкинса Джафар Эль-Авади.

Повреждение металлических деталей в самолетах, мостах и других конструкциях может приводить к катастрофическим результатам. Проблемы часто связаны с естественной эксплуатацией объекта, например движением автомобилей по мостам. Из-за этого молекулярная структура металлов со временем начинает менять форму, и в итоге возникают трещины. Поэтому знание о том, когда материал начинает деформироваться, может спасти множество жизней.

«Усталостные разрушения поражают все металлы, и их уменьшение имеет большое значение. Это основная причина трещин в металлических деталях самолетов», — пояснил Эль-Авади.

Из-за этого в авиационной отрасли компании придерживаются регулярных графиков замены деталей, которые стоят им больших денег. Так что они очень заинтересованы в улучшенном понимании причин возникновения трещин, которое позволило бы им точнее определять срок службы деталей.

«Из-за непонимания механизмов, которые приводят к возникновению трещин, было трудно точно предсказать оставшийся срок службы циклически нагружаемого материала. Компонент на самом деле может быть в порядке и никогда не выходить из строя, но его все равно выбрасывают исключительно на основании статистических аргументов. Это огромная трата денег», — рассказал исследователь.

Большинство современных тестов сосредоточены на моментах непосредственно до появления трещин или после. В них в основном используются для анализа образцы большого размера. Из-за этого невозможно отследить, когда начались повреждения, так как они происходят на крошечном субмикрометровом масштабе. Новый же метод ограничивается использованием очень маленькой линзы. С ее помощью можно определить момент, когда металлы впервые подвергаются нагрузкам и когда впервые появляются дефекты, которые могут привести к трещинам.