Utwardzanie udarowe
Utwardzanie udarowe to proces stosowany do wzmacniania metali i stopów , w którym fala uderzeniowa powoduje defekty w skali atomowej w strukturze krystalicznej materiału . Podobnie jak w przypadku pracy na zimno , defekty te zakłócają normalne procesy, w wyniku których materiały metalowe uzyskują plastyczność , powodując, że materiały są sztywniejsze, ale bardziej kruche . W porównaniu z tradycyjną obróbką plastyczną na zimno, tak niezwykle szybki proces skutkuje inną klasą defektów, dając materiał o wiele twardszy dla danej zmiany kształtu. Jeśli jednak fala uderzeniowa wywiera zbyt dużą siłę przez zbyt długi czas, rozrzedzenia , który następuje po niej, może tworzyć puste przestrzenie w materiale z powodu naprężenia hydrostatycznego, osłabiając materiał i często powodując jego odpryski . Ponieważ puste przestrzenie zarodkują przy dużych defektach, takich jak wtrącenia tlenkowe i granice ziaren , próbki o wysokiej czystości i dużym rozmiarze ziarna (zwłaszcza monokryształy) są w stanie wytrzymać większy wstrząs bez odpryskiwania, a zatem mogą być znacznie twardsze.
Utwardzanie szokowe zaobserwowano w wielu kontekstach:
Kucie wybuchowe wykorzystuje detonację ładunku wybuchowego do wytworzenia fali uderzeniowej. Zjawisko to wykorzystywane jest do utwardzania odlewanych elementów torów kolejowych oraz w połączeniu z efektem Misznaya-Schardina w działaniu penetratorów kutych wybuchowo . Większe utwardzenie można osiągnąć, stosując mniejszą ilość materiału wybuchowego o większej jasności , dzięki czemu przyłożona siła jest większa, ale materiał spędza mniej czasu w napięciu hydrostatycznym.
Wstrząs laserowy , podobnie jak fuzja bezwładnościowa , wykorzystuje pióropusz ablacyjny wywołany impulsem laserowym , aby przyłożyć siłę do celu lasera. Odbicie od wyrzucanej materii może wytworzyć bardzo wysokie ciśnienie, a długość impulsu lasera jest często dość krótka, co oznacza, że można osiągnąć dobre utwardzenie przy niewielkim ryzyku spallacji . Efekty powierzchniowe można również uzyskać poprzez obróbkę laserową, w tym amorfizację .
Pistolety na gaz lekki były używane do badania utwardzania uderzeniowego. Chociaż są one zbyt pracochłonne do powszechnego zastosowania w przemyśle, stanowią wszechstronne stanowisko badawcze. Pozwalają na precyzyjną kontrolę zarówno wielkości, jak i profilu fali uderzeniowej poprzez regulację odpowiednio prędkości wylotowej pocisku i profilu gęstości. Badania różnych typów pocisków miały kluczowe znaczenie dla obalenia wcześniejszej teorii, że spalacja zachodzi przy progu ciśnienia, niezależnym od czasu. Zamiast tego eksperymenty pokazują, że dłuższe wstrząsy o określonej sile powodują więcej szkód materialnych.