Materiallar müasir texnologiya, xüsusilə nüvə enerjisi sistemləri və hərbi tətbiqlər kimi ekstremal mühitlərdə istifadə olunanlar üçün çox vacibdir. Bu materiallar güclü təzyiqə, temperatura və korroziyaya davamlı olmalıdır. Belə şəraitdə onların qəfəs səviyyəli davranışını başa düşmək, daha möhkəm, daha ucuz, yüngül və davamlı yeni nəsil materialların hazırlanması üçün vacibdir.

Lawrence Livermore Milli Laboratoriyasının (LLNL) alimləri və əməkdaşları metal sirkoniumun monokristal nümunələrini sıxdılar və yüksək təzyiq altında materialın təəccüblü dərəcədə mürəkkəb şəkildə deformasiyaya uğradığını aşkar etdilər. Tədqiqat Physical Review Letters və Physical Review B adlı iki jurnalda dərc olunub .

Yüksək gərginlik şəraitində olan materiallar dislokasiya sürüşməsi, kristalloqrafik əkizləşmə, kəsilməyə səbəb olan amorfizasiya, faza keçidi və qırılma kimi mexanizmlər vasitəsilə kəsmə gərginliyini azad edir.

“Bu mikroskopik mexanizmləri başa düşmək maddi performansın proqnozlaşdırıcı modellərini inkişaf etdirmək üçün çox vacibdir” dedi LLNL alimi Saransh Soderlind, Physical Review Letters -də araşdırmanın aparıcı müəllifi .

Bütün metallar, ilk növbədə, xüsusi kristalloqrafik istiqamətlərdə müəyyən müstəvilərdə dislokasiya adlanan qüsurların hərəkəti nəticəsində sıxılma altında plastik deformasiyaya uğrayırlar, yəni öz formasını daim dəyişirlər. Zirkonium vəziyyətində, kristal quruluşun təzyiqlə dəyişməsi səbəbindən əlavə mürəkkəblik var.

“Kristalloqrafik müstəvilər və materialın deformasiyaya uğradığı istiqamət haqqında dəqiq bilik bizə metalların həddindən artıq sıxılma səviyyələrində mexaniki davranışını təsvir edən modellər hazırlamağa imkan verə bilər” dedi Soderlind. “Sirkonium üzərində işimizdə elementar metalların gözlənilməz və olduqca mürəkkəb şəkildə deformasiyaya uğradığını göstərən yeni eksperimental üsullardan istifadə etdik.”

Komanda nanosaniyədə yüksək təzyiqə sıxılmış tək kristal sirkoniumun davranışını müşahidə etmək üçün femtosaniyə in-situ rentgen difraksiyasından istifadə edib . Komanda elementar metalda heç vaxt müşahidə olunmayan bir fenomen olan atom pozğunluğunun mövcudluğunu aşkar etdi və kristal quruluşun çevrilməsi üçün bir çox yolları kəşf etdi, bu da başqa bir ilk müşahidədir.

Bu pozğunluq və bu çoxfazalı keçid yolları polikristal sirkoniumda müşahidə edilmədi və tədqiqatın yeniliyini əlavə etdi. Maşınla öyrənilmiş potensialdan istifadə edərək çoxmilyonlu atom molekulyar dinamikasının simulyasiyaları tədqiqatın eksperimental müşahidələrini təsdiqlədi.

“Bu tapıntılar, əvvəllər başa düşüləndən daha ekstremal şəraitdə metallarda deformasiyanın daha mürəkkəb mənzərəsini ortaya qoyur. Atom hərəkətlərinin bu zəngin qobeleninin yüksək təzyiqlərdə olan digər materiallarda adi haldır” dedi LLNL alimi Raymond Smith.

Sirkonium ərintiləri, sirkoniumun yüksək gücü və aşağı neytron udma kəsişməsi səbəbindən nüvə sənayesində yanacaq çubuğu örtüyü kimi istifadə olunur . O, həmçinin ekstremal kimyəvi mühitlərdə geniş istifadə olunur.

Daha çox məlumat: Saransh Singh və digərləri, Şokla Sıxılmış Zr-də Bozukluğun Gözlənilməz Müşahidəsi və Çox Faza Keçid Yolları, Fiziki Baxış məktubları (2024). DOI: 10.1103/PhysRevLett.133.096101

PG Heighway və digərləri, Dinamik sıxılmış tək kristal sirkoniumdan diffuz səpilmə, təzyiqin yaratdığı 𝛼→𝜔 faza keçidindən sonra, Fiziki İcmal B (2024). DOI: 10.1103/PhysRevB.110.054113

Jurnal məlumatı: Fiziki İcmal məktubları , Fiziki İcmal B  

Lawrence Livermore Milli Laboratoriyası tərəfindən təmin edilmişdir