Вольфрам әсіресе балқу температурасы ең жоғары метал болып табылатын ыстық балқымалы плазманы қоршап тұрған ыдыстың жоғары кернеулі бөліктері үшін материал ретінде қолайлы. Дегенмен, кемшілігі оның сынғыштығы болып табылады, ол стресс кезінде оны нәзік және зақымдануға бейім етеді. Енді Гарчингтегі Макс Планк плазма физикасы институты (IPP) жаңа, серпімді қосылыс материалын әзірледі. Ол қапталған вольфрам сымдары салынған біртекті вольфрамнан тұрады. Техникалық-экономикалық негіздеме жаңа қоспаның негізгі жарамдылығын көрсетті.

IPP-де жүргізілген зерттеудің мақсаты - күн сияқты атом ядроларының синтезінен энергия алатын электр станциясын жасау. Қолданылатын отын - тығыздығы төмен сутегі плазмасы. Біріктірілген отты тұтандыру үшін плазманы магниттік өрісте ұстап, жоғары температураға дейін қыздыру керек. Өзекте 100 миллион градусқа жетеді. Вольфрам - ыстық плазмамен тікелей байланыста болатын компоненттерге арналған материал ретінде өте перспективалы металл. Мұны IPP-те жүргізілген ауқымды зерттеулер көрсетті. Осы уақытқа дейін шешілмеген мәселе материалдың сынғыштығы болды: вольфрам электр станциясы жағдайында өзінің беріктігін жоғалтады. Жергілікті кернеуді - кернеу, созылу немесе қысымды - материалдың аздап кетуі арқылы құтылу мүмкін емес. Оның орнына жарықтар пайда болады: құрамдас бөліктер жергілікті шамадан тыс жүктеуге өте сезімтал әрекет етеді.

Сондықтан IPP жергілікті шиеленісті таратуға қабілетті құрылымдарды іздеді. Үлгі ретінде талшықты күшейтілген керамика қызмет етті: Мысалы, сынғыш кремний карбиді кремний карбиді талшықтарымен күшейтілгенде бес есе қатты болады. Бірнеше алдын ала зерттеулерден кейін IPP ғалымы Иоганн Риш осындай өңдеудің вольфрам металымен жұмыс істей алатындығын зерттеу керек болды.

Бірінші қадам жаңа материалды шығару болды. Вольфрам матрицасын шаш тәрізді жұқа экструдталған вольфрам сымынан тұратын қапталған ұзын талшықтармен күшейту керек болды. Бастапқыда Osram GmbH жеткізген электр шамдары үшін жарық беретін жіптер ретінде жасалған сымдар. IPP-де оларды жабуға арналған әртүрлі материалдар, соның ішінде эрбий оксиді зерттелді. Толығымен қапталған вольфрам талшықтары бір-біріне параллель немесе өрілген. Сымдар арасындағы бос жерлерді вольфраммен толтыру үшін Иоганн Риш және оның әріптестері ағылшын өнеркәсіптік серіктесі Archer Technicoat Ltd компаниясымен бірлесіп жаңа процесті әзірледі. Ал вольфрам дайындамалары әдетте металл ұнтағынан жоғары температура мен қысымда бір-біріне сығымдалады. қосылыс алудың жұмсақ әдісі табылды: вольфрам орташа температурада химиялық процесті қолдану арқылы газ тәрізді қоспадан сымдарға тұндырылады. температуралар. Бұл вольфрам талшықтарымен күшейтілген вольфрамның бірінші рет сәтті шығарылуы болды, қалаған нәтиже: алғашқы сынақтардан кейін жаңа қосылыстардың сынуға төзімділігі талшықсыз вольфрамға қатысты үш есе өсті.

Екінші қадам мұның қалай жұмыс істейтінін зерттеу болды: шешуші фактор талшықтардың матрицадағы жарықтарды көпірлеуі және материалдағы жергілікті әсер ететін энергияны тарата алатындығы дәлелденді. Мұнда талшықтар мен вольфрам матрицасы арасындағы интерфейстер, бір жағынан, жарықтар пайда болған кезде орын беру үшін жеткілікті әлсіз болуы керек, ал екінші жағынан, талшықтар мен матрица арасындағы күшті өткізу үшін жеткілікті күшті болуы керек. Иілу сынақтарында мұны рентгендік микротомография арқылы тікелей байқауға болады. Бұл материалдың негізгі жұмысын көрсетті.

Материалдың пайдалылығы үшін шешуші мәселе, оны қолданған кезде күшейтілген беріктік сақталады. Иоганн Риш мұны алдын ала термиялық өңдеу кезінде морт болған үлгілерді зерттеу арқылы тексерді. Үлгілерді синхротрондық сәулеленуге ұшыратқанда немесе электронды микроскоптың астына қойғанда, оларды созу және иілу де бұл жағдайда жақсартылған материалдың қасиеттерін растады: Егер матрица кернеу кезінде сәтсіздікке ұшыраса, талшықтар пайда болған жарықтарды жабуға және оларды тіреуге қабілетті.

Осылайша жаңа материалды түсіну және шығару принциптері бекітілді. Үлгілер енді жақсартылған процесс жағдайында және оңтайландырылған интерфейстермен шығарылады, бұл кең ауқымды өндірістің алғышарты болып табылады. Жаңа материал термоядролық зерттеулерден тыс қызығушылық тудыруы мүмкін.