تولید آلیاژ‌های نانویی با ویژگی‌های مورد نیاز صنعت

یک روش جدید برای ایجاد آلیاژ‌های آنتروپی بالا با پایداری حرارتی قابل توجه، ارائه شده است که می‌تواند محصولات با خواص ویژه برای استفاده در صنعت ارائه دهد.

کد خبر: ۱۰۴۴۴۲۳

سه‌شنبه - ۰۱ آذر ۱۴۰۱ / November 22, 2022

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، یک روش جدید برای ایجاد آلیاژ‌های آنتروپی بالا با پایداری حرارتی قابل توجه، ارائه شده است که می‌تواند محصولات با خواص ویژه برای استفاده در صنعت ارائه دهد.

از نانوذرات برای تولید مواد با استحکام بالا برای کاربرد‌های ساختاری استفاده شده است. اما این نانوذرات اغلب از نظر حرارتی ناپایدار هستند و درمعرض دما بالا، سطح آن‌ها زبر شود. یافته‌های پژوهشگران دانشگاه سیتی هنگ کنگ (Cityu) نشان داد که افزودن کبالت به آلیاژ‌های آنتروپی بالا (که به آن آلیاژ‌های شیمیایی پیچیده نیز گفته می‌شود) می‌تواند از زبری نانوذرات در دما‌های بالا جلوگیری کند. این راهبرد مسیر جدیدی برای طراحی آلیاژ‌های شیمیایی در دمای بالا ارائه می‌کند که موجب افزایش پایداری به منظور استفاده در زمینه‌های مختلف مهندسی می‌شود.

این فناوری با تقویت نانوذرات و ایجاد آلیاژ‌های تقویت‌شده با نانوذرات، به‌عنوان یک راهبرد قدرتمند برای ایجاد موادی با خصوصیات ساختاری و عملکردی منحصر به فرد در نظر گرفته می‌شود. این امر به طور گسترده‌ای برای نوآوری مواد با استحکام بالا، مانند آلیاژ‌های پیشرفته آلومینیوم، فولاد‌ها و سوپر آلیاژ‌ها استفاده شده است.

محققان این پروژه نشان دادند که افزودن کبالت به طور کنترل‌شده، موجب تشکیل آلیاژ‌های آنتروپی بالا می‌شود، و به‌طور قابل توجهی از زبری نانوذرات در دما‌های بالا تا ۱۰۰۰ درجه سانتی‌گراد جلوگیری می‌کند.

دکتر یانگ تائو در بخش علوم و مهندسی مواد (MSE) گفت: «یافته‌های ما یک مسیر بسیار مؤثر برای طراحی مناسب آلیاژ‌های با کارایی بالا با خواص حرارتی عالی و مکانیکی برای کاربرد‌های نیازمند به دمای بالا هموار می‌کند.»

در این مطالعه، از طریق ترکیبی از روش‌های مختلف و شبیه‌سازی‌های نظری، این تیم تحقیقاتی دریافتند که کبالت می‌تواند به طور موثری اثر انتشار کُند شبکه منحصر به فردی را در سیستم آلیاژ نیکل-کبالت-آهن-کروم-آلومینیوم (NiCoFeCrAlTi) ایجاد کند. آن‌ها دریافتند که افزایش غلظت کبالت می‌تواند به طور قابل ملاحظه‌ای اندازه متوسط ​​ذرات را کاهش داده و باعث افزایش پایداری حرارتی این نانوذرات شود.

علاوه بر این، افزودن کبالت منجر به کاهش قابل توجهی در ضرایب interdiffusion کلیه مواد تشکیل‌دهنده اصلی آلیاژ‌های آنتروپی بالا، به ویژه آلومینیوم، در دمای ۸۰۰ درجه سانتی‌گراد می‌شود.

راهبرد عرضه شده توسط این تیم می‌تواند به نانوساختار‌های بسیار پایدار در سیستم‌های آلیاژ آنتروپی در ۸۰۰ تا ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد برسد.