Прочность материалов определяется их составом и структурой, а также весьма разнообразными условиями эксплуатации. Материалы используются на Земле и в космосе, при разных нагрузках и режимах их приложения, в вакууме, на воздухе и в агрессивных средах. При экстремальных условиях и нагрузках возникает проблема прочности материалов и их совместимости друг с другом. Особый интерес в научном и прикладном смысле представляет влияние на прочность экстремальных температур.
В данном проекте ученые делают попытку объяснить природу явления хладноломкости металлов и сплавов. Явление возникает при температуре от 200 до 300 К (температура в Сибири и Арктике зимой), поэтому явление хладноломкости приобретает вполне прикладной характер.
Хладноломкость состоит в резком переходе от вязкого к хрупкому разрушению и уменьшению работы разрушения при ударном приложении нагрузки почти в 10 раз. Температура такого скачка, при котором вязкий металл становится хрупким, зависит от условий: чем быстрее прикладывается нагрузка, тем при более высокой температуре наступает охрупчивание. Скачок обычно происходит неожиданно, а характер разрушения непредсказуем. Технические пути подавления этого опасного явления достаточно ясны, чего нельзя пока сказать о физике процесса охрупчивания.
Исследователям удалось сформулировать и развить представление о том, что начальная стадия процесса едина для обоих типов поведения материалов, а различия поведения возникают на более поздних этапах и определяются температурой и режимом приложения нагрузки. Удалось найти условия, определяющие выбор пути развития такого зародыша в зависимости от температуры. При этом были учтено взаимодействие процессов диффузии примесей с термически активированным развитием разрушения и деформации.
Оказалось, что особенно важную роль в развитии хладноломкости играет взаимодействие примесей с кристаллическими дефектами, в особенности с границами зерен, причем состояние границ практически контролирует развитие хладноломкости. Выделения вторых фаз на границах, подобные показанным на рисунке, смещают температуру хладноломкости вверх, делая это явление более опасным.
