Forscher beobachten grundlegenden Mechanismus, der „Verfestigung“ von Material verursacht
Datum: 20. Dezember 2024, 13:00 Uhr
Pressemitteilung der National Science Foundation (NSF)
Forscher der University of California, Berkeley haben einen grundlegenden Mechanismus beobachtet, der das Phänomen der „Verfestigung“ von Material verursacht. Verfestigung ist ein Prozess, bei dem sich ein Material infolge plastischer Verformung härtet.
Verfestigung ist ein wichtiger Faktor beim Design und der Herstellung vieler Materialien, darunter Metalle, Keramiken und Polymere. Das Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismen ist für die Entwicklung neuer Materialien mit verbesserten Eigenschaften unerlässlich.
In einer Studie, die im Journal „Science“ veröffentlicht wurde, untersuchten die Forscher die Verfestigung von Nanokristallinem Kupfer, einem Material mit extrem kleinen Kristallen. Sie verwendeten eine Kombination aus experimentellen Techniken und Computermodellen, um die Atome in dem Material zu beobachten, während es sich verformte.
Die Forscher entdeckten, dass die Verfestigung durch die Bildung von „Versetzungen“ verursacht wird. Versetzungen sind Linien von Atomen, die nicht perfekt im Kristallgitter ausgerichtet sind. Wenn sich das Material verformt, bewegen sich die Versetzungen durch das Material und bilden neue Korngrenzen. Diese Korngrenzen wirken wie Barrieren für weitere Verformungen, wodurch das Material härter wird.
Die Forscher beobachteten außerdem, dass die Art und Weise, wie sich die Versetzungen bewegen, von der Größe der Kristalle im Material abhängt. In Nanokristallinem Kupfer sind die Kristalle so klein, dass die Versetzungen sich nicht frei bewegen können. Dies führt zu einer höheren Verfestigung als in gröberkörnigen Materialien.
Die Ergebnisse dieser Studie liefern neue Einblicke in den grundlegenden Mechanismus der Verfestigung. Dieses Wissen könnte verwendet werden, um neue Materialien zu entwickeln, die härter und haltbarer sind und eine Vielzahl von Anwendungen haben, z. B. in der Luft- und Raumfahrt, im Automobilbau und in der Medizintechnik.
Über die National Science Foundation (NSF)
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Researchers observe fundamental mechanism causing material ‚work hardening‘
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