Phát hiện mới về nguyên nhân nứt gãy, ăn mòn kim loại

Những phát hiện về nguyên nhân gây nứt gãy, ăn mòn hợp kim có thể giúp ngăn ngừa tổn thất cho các hệ thống cơ sở hạ tầng quan trọng như các loại đường ống dẫn nước, dẫn dầu, khí đốt tự nhiên hoặc phục vụ mục đích xây d

Các hình ảnh cho thấy sự ăn mòn của hợp kim như bạc hay vàng một cách tự nhiên dẫn đến sự hình thành của các cấu trúc xốp kích thước nano, có thể gây nên sự nứt gãy với tốc độ cao khi chịu tác động của một lực kéo bất kỳ. Nó giúp chứng minh một phát hiện của nhóm nghiên cứu thuộc Đại học bang Arizona về sự ăn mòn kim loại, đe dọa đến các thành phần và cấu trúc cơ học của thiết kế.

Kết quả của một nghiên cứu mới đây giúp chúng ta hiểu sự tương tác của các hợp kim hay kim loại khác nhau ở quy mô nanomet và quy mô nguyên tử. Nghiên cứu này có khả năng hỗ trợ những tiến bộ trong phương pháp ngăn chặn sự sụp đổ của hệ thống cơ sở hạ tầng công cộng và công nghiệp.

Bằng cách sử dụng các công cụ tiên tiến để chụp ảnh với tốc độ cao và hình ảnh kỹ thuật số tương quan, nhóm nghiên cứu có thể quan sát kĩ lưỡng các nguyên nhân gây nứt gãy và ăn mòn trong một mô hình hợp kim bạc hay vàng và theo dõi tốc độ nứt.

Họ đo vết nứt di chuyển ở tốc độ 200m/s tương ứng với khoảng 1/2 vận tốc âm thanh truyền trong vật liệu. Đây là một kết quả đáng ghi nhận, theo Giáo sư khoa học và kỹ thuật vật liệu Karl Sieradzki, Trường Đại học bang Arizona, những vật liệu dễ vỡ như thủy tinh sẽ nứt theo cách này và các hợp kim vàng là một trong những kim loại dễ uốn nhất.

Trường hợp không đặt trong một môi trường có tính ăn mòn thì các hợp kim vàng sẽ nứt gãy theo cách tương tự như mô hình đất sét của trẻ em. Giáo sư Sieradzki giải thích: Cuộn đất sét thành một khối dạng hình trụ, bạn có thể kéo dài nó ra 100% trước khi nó từ từ nứt gãy. Trong môi trường ăn mòn, bạc được hòa tan một cách chọn lọc, có độ xốp.

Những kết quả này cung cấp một hiểu biết sâu sắc hơn về sự ăn mòn kim loại như hợp kim nhôm, đồng và thép không gỉ, đe dọa sự toàn vẹn cơ học của các thành phần và cấu trúc thiết kế quan trọng.

Những khám phá của nhóm nghiên cứu có thể cung cấp gợi ý cho việc thiết kế hợp kim với cấu trúc vi mô khác nhau để có được những vật liệu có khả năng kháng nứt.

Theo Báo Xây dựng