Texas A&M и Rice: алмазный композит частично стал графитом при ударе на Mach 8,45

Исследователи Texas A&M University и Rice University обстреляли алмазный композит алюминиевыми снарядами на скоростях до Mach 8,45 (около 6500 миль в час) и зафиксировали, что часть мишени превратилась в графит, сообщает Interesting Engineering. interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗ Работу возглавили докторант Aniket Mote и доктор Thomas Lacy из Texas A&M; результаты опубликованы в Materials Today. interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗

Мишень удары выдержала. В течение микросекунд после попадания участки композита на атомном уровне перешли из алмаза в графит. interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗ По словам авторов, этот фазовый переход позволил материалу работать как амортизатор: более мягкая углеродная структура графита рассеяла кинетическую энергию на молекулярном уровне. interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗ Исследование посвящено тому, как твёрдые материалы меняют внутреннюю структуру при сильной механической нагрузке. interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗

Как изготовили и испытали мишень

Специалисты Rice University получили композит, связав мелкие алмазные зёрна кубическим нитридом бора и кобальтом методом искрового плазменного спекания. Этот процесс предназначен для того, чтобы избежать плавления, свойственного традиционным высокотемпературным методам. interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗

Испытания прошли в Hypervelocity Impact Laboratory (HVIL) Texas A&M на двухступенчатой лёгкогазовой пушке длиной 45 футов. interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗ В первом опыте команда выстрелила пучком алюминиевых «картечин» диаметром 1 мм со скоростью почти Mach 7,5. Во втором один алюминиевый снаряд диаметром 4 мм разогнали до скорости около Mach 8,45, рассказал Mote. interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗ Высокоскоростные камеры и сверхбыстрые датчики записали изменение микроструктуры в реальном времени. interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗

«Мы обнаружили, что части алмазного композита превратились в графит, — сказал Lacy. — Было здорово увидеть этот фазовый переход в реальном времени». interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗

Значение для материалов в экстремальных условиях

Гиперзвуковые полёты и освоение космоса подвергают конструкционные материалы быстрой деформации, высокому давлению и внезапному разрушению. interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗ Эксперименты, воспроизводящие такие нагрузки, фиксируют фазовые переходы в реальном времени и показывают, как сверхтвёрдые композиты переходят между атомными состояниями при ударе. interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗

Lacy заявил, что превращение алмаза в графит может помочь в проектировании материалов следующего поколения для экстремальных условий. interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗