العلماء ضربة الساخنة والباردة لإنتاج معدن واحد الكريستال

العلماء ضربة الساخنة والباردة لإنتاج معدن واحد الكريستال

ويمكن أن تؤدي طريقة تسخين جديدة لبعض المعادن إلى تحسين مواد البناء المقاومة للزلازل.

وقد وجد فريق ياباني بقيادة باحثين من جامعة توهوكو طريقة فعالة من حيث التكلفة لتحسين خصائص بعض المعادن "ذاكرة الشكل"، والمعروفة لقدرتها على العودة إلى شكلها الأصلي بعد أن مشوهة. ويمكن لهذه الطريقة أن تمهد الطريق أمام الإنتاج الضخم لهذه المعادن المحسنة لمجموعة متنوعة من التطبيقات، بما في ذلك مواد البناء المقاومة للزلازل.

معظم المعادن مصنوعة من عدد كبير من البلورات. في بعض الحالات، ومع ذلك، فإن خصائص المعادن تتحسن عندما تكونت من بلورة واحدة، ولكن واحدة الكريستال المعادن هي مكلفة لإنتاج.

وقد طور الباحثون الآن طريقة إنتاج أرخص تستفيد من ظاهرة تعرف باسم "نمو الحبوب غير الطبيعي". باستخدام هذه الطريقة، "الحبوب" متعددة المعادن، أو بلورات، وتنمو بشكل غير منتظم، وبعض على حساب الآخرين، عندما تتعرض للحرارة.

تقنية الفريق توظف عدة دورات من التدفئة والتبريد للحث على نمو شريط واحد الكريستال الكريستال 70CM في الطول و 15 مم في القطر، وهو كبير جدا بالمقارنة مع أحجام القضبان سبائك شكل الشكل الحالي. وهذا ما يجعلها مناسبة لبناء وتطبيقات الهندسة المدنية، ويقول توشيهيرو أوموري من جامعة توهوكو، الباحث الرئيسي للدراسة.

لإنتاج شريط معدني واحد الكريستال كبيرة، وتسخين سبيكة معدنية إلى 900 درجة مئوية ثم يبرد إلى 500 درجة مئوية، خمس مرات. ويلي ذلك أربع دورات من التدفئة إلى 740 درجة مئوية ثم التبريد إلى 500 درجة مئوية. وأخيرا، يتم تسخين المعدن مرة أخيرة إلى 900 درجة مئوية. كل هذه دورات التدفئة / التبريد مطلوبة لإنتاج معدن واحد الكريستال.

السبائك المستخدمة من قبل الباحثين، وهي مصنوعة من النحاس والألومنيوم والمنغنيز، هو معدن الذاكرة شكل المعروفة التي من السهل قطع مع الآلات. زيادة حجم بلورات المعدن يعزز بشكل كبير من مرونة، في حين أن تغيير شكلها يجعل المعدن قوية جدا. مع هذه الميزات مجتمعة، يمكن للمعدن أن يثبت استخدام هياكل البناء التي يمكن أن تحمل الزلازل.

"وبما أن التقنية الحالية مفيدة للإنتاج الضخم للبلورات المفردة بسبب بساطة العملية، فإن هذه النتيجة تفتح الطريق أمام تطبيقات بلورات أحادية الشكل ذات شكل شبيه للمواد الهيكلية، مثل التطبيقات الزلزالية في المباني والجسور". الباحثون في ورقة حول هذا العمل في الطبيعة الاتصالات.