ابداع روشی برای استحکام فلزات بدون از بین رفتن قابلیت چکش خواری آنها

  X  

تاریخ خبر : سه‌شنبه 1394.08.19 - 13:08

ابداع روشی برای استحکام فلزات بدون از بین رفتن قابلیت چکش خواری آنها

ایرنا/ محققان آکادمی علوم چین و دانشگاه ایالت کارولینای شمالی آمریکا که موفق به کشف این روش شده اند، معتقدند که از این فناوری می توان برای سایر فلزات نیز استفاده کرد و این پیشرفت کاربردهای بالقوه ای برای ساخت خودروهایی با انرژی کارآمدتر دارد.
'یونتیان زو' استاد علوم مواد و مهندسی در دانشگاه کارولینای شمالی گفت: اساسا یک ماده یا محکم و یا چکش خوار است اما تقریبا هیچگاه این دو ویژگی را همزمان ندارد. اما ما موفق شده ایم که هر دو این ویژگی را در یک ماده ایجاد کنیم.
وی افزود: این پیشرفت به ما اجازه می دهد مواد مستحکم تری را برای ساخت خودروهای سبکتر ایجاد کنیم که در عین حال به اندازه کافی چکش خوار هستند و از شکست فاجعه بار ماده بر اثر فشار جلوگیری می کند.
ایده اصلی در این دستاورد، اندازه دانه، یا اندازه کریستال ها در فلز است. فلزاتی که دانه های کوچک دارند، مستحکم تر هستند، به این معنی که چنین فلزی قبل از تغییر شکل بر اثر افزایش فشار، می تواند مقاومت کند.
اما فلزات با اندازه دانه کوچک قابلیت چکش خواری کمتری نیز دارند به این معنی که تاب تحمل کمتری در برابر فشار دارند.
موادی که قابل انعطاف نیستند، نمی توانند خم و یا کشیده شوند و صرفا می شکنند. بر عکس فلزات با اندازه دانه بزرگ چکش خوارتر هستند اما استحکام کمتر دارند.
در این فناوری جدید اندازه دانه دستکاری می شود تا به این فلز استحکام تیتانیوم دانه بسیار ریز و در عین حال چکش خواری تیتانیوم دانه درشت داده شود.
محققان این کار را با استفاده از نورد نامتقارن برای پردازش یک ورقه تیتانیوم به ضخامت دو میلی متر آغاز کردند.
در دستگاه نورد نامتقارن، صفحه از میان دو غلتک عبور می کند و به این ترتیب به هر طرف این صفحه فشار وارد می شود اما یکی از غلتک ها سریعتر از دیگری می چرخد.
این کار نه تنها باعث می شود که صفحه بر اثر فشار نازکتر شود بلکه به دلیل سرعت های متفاوت غلتک، یک فشار محض بر این فلز ایجاد می شود.
به بیان دیگر، ساختار کریستال در داخل تیتانیوم در جهتی که غلتک سریعتر می چرخد، نسبت به جهتی که غلتک کندتر می چرخد، سریعتر رو به جلو حرکت می کند. این امر با تغییر شکل و شکستن ساختار کریستال ، دانه های کوچکی را در ماده ایجاد می کند.
محققان رویه نورد نامتقارن را تا رسیدن ضخامت فلز به 0.3 میلیمتر تکرار کردند سپس این صفحه فلز را به مدت پنج دقیقه در معرض درجه حرارت 475 درجه سلسیوس قرار دادند.
این کار به برخی دانه های کوچک ، اما نه همه آنها، اجازه داد با تحلیل بردن یکدیگر،دانه های بزرگ بسازند.
این روند دوم منجر به ایجاد ورقه ای مرکب از دانه های بزرگ و کوچک منجر می شود. دانه های بزرگ در ستون های باریک و طویی قرار می گیرند، به طوری که هر ستون توسط لایه ای از دانه های کوچک کاملا احاطه می شود.
فلز ایجاد شده به محکمی تیتانیوم دانه کوچک است زیرا تغییر شکل دانه های بزرگ به دلیل احاطه لایه های کوچک دشوار می شود.
این ماده همچنین قابلیت چکش خواری دانه های بزرگ را حفظ می کند زیرا زمانی که فشار کافی وارد می شود، سرعت تغییر شکل دانه های کوچک و بزرگ متفاوت است.
به گفته 'ایکس.ال.و' نویسنده ارشد این مقاله که در موسسه مکانیک آکادمی علوم چین مستقر است، این ماده علاوه بر ایجاد فلزی با ترکیبی بی سابقه از استحکام و چکش خواری، دارای سختی کشش بیشتر از تیتانیوم دانه درشت است، خصوصیتی که پیش از این غیر ممکن تصور می شد.
این مقاله در نشریه Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر خواهد شد

نظر شما

ویدیو مرتبط :
تست استحکام Galaxy S6 Edge در مقابل چکش و چاقو