MIAMI-2 — Микроскопы и ионные ускорители для исследования материалов — помог доктору Матеусу Тунесу исследовать новый сплав, который будет упрочнять алюминий без значительного увеличения его веса.
Космические корабли, запускаемые с Земли, должны быть легкими, но при этом иметь достаточное количество топлива, чтобы они вышли на орбиту. Если он слишком тяжелый, количество необходимого топлива будет непомерно высоким. Оказавшись вне защитного магнитного поля Земли, транспортное средство может подвергнуться потенциально разрушительному воздействию солнечной радиации, что становится более важным для любой длительной миссии, такой как на Марс.
Одно из решений — создание космического корабля из алюминия, поскольку алюминий — легкий, но прочный материал. Сплавы делают алюминий более твердым за счет упрочнения атмосферными осадками, но радиация, встречающаяся в космосе, может растворять твердые осадки с потенциально катастрофическими и фатальными последствиями для космонавтов.
Но исследование, проведенное в МИАМИ-2 в партнерстве с Montanuniversitaet Leoben (MUL) в Австрии, обнаружило, что особый упрочняющийся осадок нового алюминиевого сплава, разработанный группой металлургов под руководством профессора Стефана Погатчера (MUL), действительно не действует. не растворяются при бомбардировке частицами излучения по сравнению с существующими данными по облучению обычных алюминиевых сплавов.
В результате получается сплав с радиационно-стойкой упрочняющей фазой, называемой Т-фазой, которая имеет сложную кристаллическую структуру Mg32 (Zn, Al) 49. Результатом исследования стала статья, опубликованная в журнале Advanced Science .
«Идея статьи заключалась в испытании этих новых сплавов с использованием оборудования MIAMI, потому что мы можем подвергать сплав излучению энергичных частиц и, в то же время, отслеживать влияние этого излучения на микроструктуру сплава с помощью просвечивающего электронного микроскопа», — говорит Матеус.
«Мы отслеживали кристаллографический сигнал Т-фазы по мере увеличения радиации и обнаружили, что по сравнению с другими традиционными алюминиевыми сплавами, разработанный нами сплав был радиационно-стойким — это означает, что упрочняющая фаза не растворяется при высоких дозах радиации.
«Это проливает свет на очень захватывающую новую область исследований, которую мы называем« прототипными космическими материалами для сред, излучающих звездное излучение ». Ядерный реактор также является экстремальной средой, как и Солнце с солнечными циклами, но с динамической нестабильностью на Солнце, такой как солнечные вспышки и выбросы корональной массы более экстремальны, чем что-либо на Земле. Солнце — очень эффективный ядерный термоядерный реактор и ускоритель частиц высокой энергии ».
Д-р Грэм Гривз, старший научный сотрудник центра MIAMI, добавляет: «Когда Мэтт впервые приехал к нам из Бразилии в качестве аспиранта, он всегда искал новые проекты и создал ряд новых совместных проектов, и я очень рад этому, поскольку он начинает следующую часть своей карьеры в Австрии и осваивает новые области, он продолжает сотрудничать с нами здесь, на заводе в Майами, и этот проект из алюминиевых сплавов является лишь одним примером ».
Поскольку в настоящее время планируются пилотируемые миссии на Луну и Марс, преимущества космических кораблей, которые достаточно легкие для запуска и выдерживают радиацию для защиты своих экипажей, очевидны. Следующим на повестке дня Матеуса, Грэма и его коллег является выяснение того, почему сплав ведет себя именно так и какие дополнительные преимущества могут быть получены.
«Я особенно горжусь тем, что получил степень доктора философии в Хаддерсфилде. Сейчас я переехал в Австрию, но все еще продолжаю работать с Грэмом», — добавляет Матеус. «Мы ведем активное сотрудничество, и 2021 год будет напряженным для совместного проекта Хаддерсфилда и Леобена по исследованию космических материалов».
«Мы обнаружили, что Т-фаза устойчива к радиации, но мы не выяснили, почему это так. У нас есть идея, которая включает в себя химическую сложность фазы, которая, по нашему мнению, может привести к очень интересным исследованиям. Мы надеемся, что сможем внести важный вклад в дальнейшее освоение космоса человеком ».
Источник истории:
Материалы предоставлены Университетом Хаддерсфилда . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.
