سخت‌ترین ماده‌ای که تا کنون ساخته شده: آلیاژ کروم، کبالت و نیکل (CrCoNi)

0

یک آلیاژ ساده تاج رکورد سخت‌ترین ماده‌ای را که تاکنون ثبت شده، به خود اختصاص داده است. در یک مطالعه جدید، تیمی به سرپرستی محققان آزمایشگاه برکلی این آلیاژ را با یک سری آزمایشات ساختند. این آلیاژ نه تنها چقرمگی یا چکش خواری باورنکردنی داشت، بلکه استحکام و شکل‌پذیری بالایی هم دارد. به علاوه در دماهای سردتر این ویژگی‌هایش بهتر هم می‌شوند!

آلیاژ ساخته شده حاوی کروم، کبالت و نیکل (CrCoNi) است و به دسته‌ای از فلزات به نام آلیاژهای آنتروپی بالا (HEAs) تعلق دارد. اکثر آلیاژها از یک عنصر غالب با مقادیر کمتری از عناصر دیگر تشکیل شده اند، اما HEA ها حاوی مقادیر مساوی از هر عنصر هستند. این امر می‌تواند خواص چشمگیری مانند نسبت استحکام به وزن بالا ، ماژول الاستیک که با دما افزایش می‌یابد یا استحکام و شکل‌پذیری فوق العاده به آنها بدهد.

در تحقیق قبلی، محققان دریافتند که CrCoNi استحکام و چقرمگی بالایی در دماهای پایین در حدود -۱۹۶ درجه سانتیگراد از خود نشان می‌دهد. در مطالعه جدید، محققان بررسی کردند که چگونه در دماهای حتی سردتر ۲۵۳- درجه سانتیگراد که در آن هلیوم به صورت مایع وجود دارد، این الیاژ مقاومت دارد.

رابرت ریچی، محقق ارشد این مطالعه، گفت: چقرمگی این ماده در نزدیکی دمای هلیوم مایع به اندازه ۵۰۰ مگا پاسکال بر متر مربع است. در همین واحدها، چقرمگی یک قطعه سیلیکون یک، بدنه آلومینیومی هواپیما در هواپیماهای مسافربری حدود ۳۵ است، و چقرمگی برخی از بهترین فولادها حدود ۱۰۰ است. بنابراین، ۵۰۰، عدد خیره کننده‌ای است.

به طور معمول، مواد در دماهای سردتر شکننده‌تر می‌شوند، بنابراین محققان بررسی کردند که چگونه CrCoNi می‌تواند به خوبی مقاومت کند. آنها از چندین نوع میکروسکوپ برای بررسی ساختار شبکه کریستالی آلیاژ تحت فشار استفاده کردند.

به نظر می رسد، CrCoNi چقرمگی در دمای سرد خود را از طریق یک سری از فعل و انفعالات اتمی که در یک دنباله خاص رخ می دهد، به دست می‌آورد. نقایص  کریستال‌ها توسط نیروی اعمال شده جابجا می‌شوند تا موانعی ایجاد کنند که باعث افزایش مقاومت در برابر آن نیرو شوند. به طوری که آخرین مرحله فرآیند، ساختار کریستالی را از مکعب به شش ضلعی تغییر می‌دهد.

این تیم می‌گوید که چقرمگی این ماده در مواجهه با دماهای فوق‌العاده سرد می‌تواند آن را برای اجسامی که در محیط‌های بسیار سرد قرار است کار کنند، کاربردی کنند.

این تحقیق در مجله Science منتشر شده است .

منبع: آزمایشگاه ملی لارنس برکلی

 

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.