Специалисты, работающие на Европейском синхротроне (European Synchrotron Radiation Facility — ESRF), сумели в реальном времени проследить развитие микротрещин в стальной проволоке, впервые составив трёхмерную карту таких трещин в толще образца без разрушения последнего, причём — сопоставив её с точной трёхмерной картой расположения зёрен металла.

Для создания этих необычных карт была использована дифракционная контрастная томография, разработанная в ESRF.

В качестве объекта выступала проволока из нержавеющей стали диаметром 0,4 миллиметра. Сначала учёные получили карту её внутренней структуры. По результатам просвечивания компьютер вычислил положение, форму и пространственную ориентацию 362 кристаллических зёрен внутри кусочка проволоки.

Далее экспериментаторы поместили проволоку в коррозионную жидкость, одновременно, приложив механическую нагрузку. Внутри образца стали расти микротрещины. В ходе этого процесса учёные выполнили множество трёхмерных томографических снимков проволоки с различными временными интервалами.

Фрагмент проволоки после воздействия агрессивной среды и карта кристаллических зёрен с наложенной на неё картой получившейся микротрещины (иллюстрации Andrew King).

Так удалось не только определить с высокой точностью форму и расположение трещин внутри металлического образца, но и получить картину их эволюции на протяжении многих часов (смотрите пресс-релиз ESRF).

"Трещины росли вдоль границ между зёрнами, которые мы наблюдали на 3D-карте. Также мы увидели некоторые специфические границы, сопротивлявшиеся разрушению, — рассказал один из авторов опыта Эндрю Кинг (Andrew King). — Некоторые из этих устойчивых границ оказались не теми, что мы ожидали".

Исследователи полагают, что и сам метод, и опыты, которые можно ставить с его использованием, окажут ценную услугу материаловедению и металлургической промышленности, поскольку подскажут пути создания более прочных конструкционных сплавов, в структуре которых гораздо больше тех самых устойчивых к распространению микротрещин границ.

Результаты работы, в которой приняли участие учёные из университета Манчестера (University of Manchester) и Национального института прикладных наук в Лионе (Institut national des sciences appliquées de Lyon) изложены в Science.