Трение превращает металл в жидкость

Исследователи из Университета Пердью неожиданно обнаружили, что в процессе трения металл приобретает свойства жидкости. Данное открытие позволяет по-новому взглянуть на, казалось бы, давно изученные...

Исследователи из Университета Пердью неожиданно обнаружили, что в процессе трения металл приобретает свойства жидкости. Данное открытие позволяет по-новому взглянуть на, казалось бы, давно изученные процессы трения и улучшить параметры износа и прочности металлических деталей.

Изучая поведение металлов, ученые наблюдали за клиновидным куском стали, скользящим по плоскому бруску меди. Впервые ученые использовали высокоскоростную съемку в мезомасштабе - от 100 мкм до 1 мм.

Снимок, сделанный с помощью высокоскоростной камеры, показывает удивительное поведение металла

Неожиданно выяснилось, что крошечные неровности в куске стали образуют вихреподобные структуры, которые затем превращаются в мелкие трещины. Наиболее явно это проявлялось, когда кусок стали находился под острым углом к куску меди.

Результаты оказались неожиданными, поскольку эксперимент проводился при комнатной температуре, и в таких условиях трение не могло генерировать достаточно тепла, чтобы размягчить металл. Тем не менее, ученые видели явления, обычно связанные с жидкостями, а не твердыми телами.

Было известно, что маленькие кусочки металла снимаются с поверхности трения. Обычно считается, что для этого требуется много циклов трения, но "жидкие" свойства металлов могут привести к быстрому образованию микротрещин и сильно ускорить износ детали. Поэтому при изготовлении многочисленных механических частей, от подшипников до поршней в двигателях, необходимо учитывать данное явление.

Ученые полагают, что "жидкостные" свойства металлов напрямую связаны с размерами зерна – крошечных кристаллических "кирпичиков", из которых состоит металл.