فلزات قوی چگونه هستند؟چگونه تشکیل میشوند؟

یک مطالعه MIT شکل‌گیری دانه‌های کریستالی را توصیف می‌کند و راه را برای نسخه‌های جدید، سبک‌تر و انعطاف‌پذیرتر فلزاتی مانند آلومینیوم، فولاد و تیتانیوم هموار می‌کند.

بررسی فناوری MIT ایتالیا

شکل دهی فلز را می توان به روش های مختلفی از جمله ریخته گری، ماشین کاری، نورد و آهنگری انجام داد. این فرآیندها بر اندازه و شکل دانه‌های کریستالی کوچکی که فلز حجیم را تشکیل می‌دهند، اعم از فولاد، آلومینیوم یا سایر فلزات و آلیاژهای پرکاربرد تأثیر می‌گذارند. محققان MIT بررسی کردند که وقتی این دانه‌های کریستالی در طی یک فرآیند تغییر شکل شدید، در کوچک‌ترین مقیاس شکل می‌گیرند، چه اتفاقی می‌افتد.، به قطر چند نانومتر می رسد.

پژوهش، که راه حل هایی را برای توسعه کیفیت هایی مانند سختی و چقرمگی در مواد نشان می دهد. در “مواد طبیعت” ظاهر شد. یکی از نویسندگان، پروفسور MIT، کریستوفر شوه، می‌گوید: «در فرآیند ایجاد یک فلز، هرچه اندازه ذرات کوچک‌تر باشد، فلز حاصل قوی‌تر خواهد بود.تلاش برای بهبود استحکام و چقرمگی با کاهش اندازه دانه موضوع کلی متالورژی در 80 سال گذشته بوده است.“.

متالورژی ها مدت هاست که انواع روش های تجربی توسعه یافته را برای کاهش اندازه دانه در یک قطعه فلز جامد، به طور کلی با قرار دادن آن در معرض انواع تغییر شکل، به کار می برند. اما کوچکتر کردن این دانه ها کار آسانی نیست. روش اصلی تبلور مجدد نام دارد، جایی که فلز تغییر شکل داده و گرم می شود و بسیاری از عیوب ظریف ایجاد می کند که می تواند به طور خود به خود هسته های کریستال های جدید را تشکیل دهد. ما از این سوپ آشفته ناهنجاری ها به کریستال های جدید و در نتیجه هسته دار کوچک می گذریم.

شوه ادامه می دهد که ویژگی این کار تعیین این است که چگونه این فرآیند در سرعت های بسیار بالا و در مقیاس های کوچکتر اتفاق می افتد.. در حالی که فرآیندهای معمولی شکل‌دهی فلز مانند آهنگری یا نورد ورق نیز می‌توانند سریع باشند، این تحلیل جدید فرآیندهایی را بررسی می‌کند که چندین مرتبه سریع‌تر می باشد .

شوه توضیح می دهد که با لیزر، ذرات فلزی را با سرعت مافوق صوت پرتاب می کنیم. اما این نوع فرآیندها فقط در آزمایشگاه اتفاق نمی افتد، زیرا فرآیندهای صنعتی وجود دارد که دقیقاً همان اتفاق می افتد، مانند ماشینکاری با سرعت بالا، آسیاب پودر فلز با انرژی بالا و روشی به نام اسپری سرد برای تشکیل پوشش..

در طول این آزمایشات، احمد تیامیو، محقق سابق MIT که اکنون در دانشگاه کلگری مشغول به کار است، توانست سرعت و قدرت آنها را با استفاده از یک سیستم مبتنی بر لیزر برای پرتاب ذرات 10 میکرومتری به سطح را اندازه گیری کند. او با استفاده از انواع تکنیک‌های میکروسکوپی پیچیده در تأسیسات MIT.nano، توانست ساختار دانه‌ها را تا مقیاس نانو بررسی کند.

نتیجه این کشف مسیر جدیدی بود که محققان تبلور مجدد به کمک نانو همزاد نامیده اند. این یک تغییر از یک پدیده شناخته شده در فلزات به نام دوقلویی است، نوع خاصی از نقص که در آن بخشی از ساختار بلوری تغییر جهت می دهد. این تیم دریافتند که هر چه میزان این تأثیرات بیشتر باشد، این فرآیند بیشتر گسترش می‌یابد و منجر به دانه‌های کوچک‌تر و کوچک‌تر تبدیل می‌شود، زیرا «دوقلوها» در مقیاس نانو به دانه‌های کریستالی جدید متلاشی می‌شوند.

“این تغییر در خصوصیات u استSchuh می‌گوید، ارتباط خاصی دارد و نتیجه تعجب‌آور نیست، زیرا این گسترش اثر شناخته شده سخت شدن مربوط به ضربات چکش آهنگری معمولی است.

تیامییو نتیجه‌گیری می‌کند: «از آنجایی که اکتشافات جدید نشانه‌هایی را در مورد درجه تغییر شکل مورد نیاز، سرعت وقوع این تغییر شکل و دماهایی که باید برای به دست آوردن حداکثر اثر برای هر فلز یا روش پردازشی خاص مورد استفاده قرار گیرند، ارائه می‌دهند.» به طور مستقیم برای تولید فلزات در دنیای واقعی اعمال می شود.

تصویر: Pixabay، Kepinator

(rp)

The post راز فلزات قوی اولین بار در Technology Review Italia پدیدار شد.

کپی با ذکر منبع : فراز اندیشه