Фізико-хімічний сценарій стрибкоподібного зменшення в'язкості металів в процесі проникнення мікрочастинок та освіти в мікроструктурі металів нових нанорозмірних фаз при високошвидкісних зіткненнях мікрочастинок з металами

Автор проекту: Національний гірничий університет, кафедра будівництва, геотехніки і геомеханіки, Дніпропетровськ (Україна).

Мета проекту. Дослідити фізичні причини стрибкоподібного зменшення в'язкості в локальних областях мікроструктури металів і створити зразки композиційних матеріалів з орієнтованою текстурою нанофаз, що насичують металеву матрицю.

Загальна інформація про проект. Ідея проекту безпосередньо пов'язана з проблемою механіки - проблемою високошвидкісного зіткнення твердих тіл, актуальність якої обумовлена, головним чином, дослідженнями космосу. Значний науковий і практичний інтерес представляють маловивчені фізико-хімічні явища і закономірності процесів зіткнення мікрочастинок з масивними металічними перешкодами в діапазоні швидкостей зіткнень - 0,5...3,0 км/с.

Отримані авторами експериментальні результати показують, що при взаємодії різних порошкових матеріалів з товстостінними сталевими контейнерами не дотримуються класичні закономірності формування кратерів - при використанні мікрочастинок від 1 до 200 мкм стійко реєструється перевищення глибини проникнення до середнього розміру метану мікрочастинок у 102...104 рази. Максимальна глибина становила 300 мм.

Робоча гіпотеза проекту наступна: при зіткненні згустку або «хмари» мікрочастинок, що швидко летять, з металевою перепоною в локальних областях матеріалу перепони стрибком зменшується в'язкість за рахунок утворення щільної плазми.

Деякі важливі області застосування отриманих результатів:

• в машинобудуванні − нові принципи переміщення твердих тіл в різних середах з примусово зменшеною в'язкістю до значень в'язкості води при нормальному тиску і кімнатній температурі;
• в області наноматеріалознавства − композиційні матеріали, модифікованні (шляхом синтезу безпосередньо в обсязі металевої матриці) компонентами нанорозмірних твердих фаз;
• в галузі освоєння космічного простору − нові вражаючі фактори, обумовлені високою ймовірністю зіткнення дрібного космічного сміття, згустків або «хмар» мікрометеоритів з металевими модулями і подальшою деградацією електронної апаратури (подібні режими ударних взаємодій можуть мати місце при польотах космічних апаратів; з'являється реальна можливість пояснити фізичну суть ряду незвичайних катастрофічних ситуацій);
• в ядерній енергетиці − при розробці і створенні нових джерел енергії;
• в галузі керованого масового синтезу нових хімічних елементів з участю важких ядер;
• в галузі утилізації ядерних відходів.