Если есть стальная пластина, вечно плавающая в космосе внутри Солнечной системы, как она будет деградировать? Конечно, без кислорода она не окислится (ржавчина), но как космические лучи, ультрафиолет, альфа-частицы и общая космическая среда повлияют на структуру стали в долгосрочной перспективе?
РЕДАКТИРОВАТЬ: Давайте представим себе стальной самолет на орбите вокруг Земли.
Просто любопытно.
Как упоминалось ранее, микрометеоритная точечная коррозия будет происходить в течение достаточно длительного времени.
Сталь состоит из микрокристаллических зерен, и поэтому вполне вероятно, что космические лучи вызовут образование кристаллографических дефектов, что в долгосрочной перспективе приведет к охрупчиванию, по крайней мере, периферии стали. Неупругое столкновение между сталью и ионами или молекулами, плавающими в космосе, может привести к интересным химическим реакциям на поверхности стали, однако это абсолютно зависит от конкретных частиц, с которыми сталкивается сталь. Учтите также, что космос очень пуст, и поэтому столкновения будут происходить с очень низкой частотой.
Ультрафиолетовый свет вызывает фотоэлектронную эмиссию . Таким образом, сталь будет накапливать положительный заряд до тех пор, пока работа выхода электрона не превысит энергию падающего на нее света. Это не должно разрушить металл, однако фотоны очень высокой энергии (например, гамма-лучи) могут вызвать кристаллографические дефекты, как обсуждается в этом отчете Н.П. Баумана.
Я, вероятно, думаю, что это будет во многом зависеть от того, где он находится и какие временные рамки вы рассматриваете.
В месте, где оно было бы более "восприимчиво" к описанным вами формам излучения (около звезды), вероятно, есть более важные факторы окружающей среды. Звезда или планета будут не только гравитационно притягиваться, но и медленно разрушаться ударами микрометеоритов.
Конечно, в самых длинных временных диапазонах вам придется беспокоиться о распаде протона или подобных более сложных эффектах.
С химией стали, в частности, я понятия не имею.
Я рассмотрю эту проблему с очень «классической физики» и с инженерной точки зрения. Физики могут предложить какой-то механизм разрушения стали, поскольку сама Вселенная значительно эволюционирует, но, насколько я понимаю, она никогда не деградирует , хотя «деградировать» — очень субъективный термин.
То, что вы видите в образце, — это долговременное радиационное охрупчивание , а также вздутие и некоторые другие эффекты. Конкретика будет зависеть от среды, которая сильно отличается от одной точки пространства к другой. Мы говорим о межзвездном пространстве? Межгалактическое пространство? Где бы он ни находился, он испытает некоторое радиационное поражение, и за малым объемом исключений речь идет о сроке службы, влекущем за собой:
Первое, что нужно понять, это то, что критические показатели радиационного ущерба исходят из временных рамок, умноженных на скорость выделения энергии излучения. Оттуда смещения на атом (dpa) являются общей метрикой, представляющей количество раз, когда каждый атом в материале в среднем смещается из своего узла решетки. Значения, превышающие 1, являются обычными для дискуссий по этому вопросу, но, начиная примерно с этой величины, такие эффекты, как охрупчивание и набухание, становятся очень значительными. Сталь буквально разбухнет и станет очень хрупкой. Если это несущий элемент, целостность конструкции, частью которой он является, должна быть тщательно продумана для обеспечения длительного срока службы. Однако, такие эффекты, как коррозионное растрескивание под напряжением (SCC), не будут серьезной проблемой, как в таких вещах, как ядерные реакторы, потому что это влечет за собой атаку 1) высокой температурой 2) химией и 3) радиацией. Для стали в космосе у нас есть радиация, низкая температура и отсутствие химического воздействия со стороны окружающей среды. В течение длительного времени самоотжиг также имеет большое значение, но он взаимодействует с температурой, а низкая температура может замедлить этот эффект.
Однако, как правило, сталь сохраняет свою структуру. Вам нужно попросить кого-нибудь, знакомого с космическими путешествиями, количественно рассказать о радиационной среде, но, поскольку люди выживают на НОО, радиация в такой среде, вероятно, не изменит структуру материала стали в течение очень долгого времени, при в этот момент относительно точно можно сказать, что он не деградирует.
Георг