ساخت آلومینیوم خودترمیم شونده با طول عمر ۲۵ برابری

به گزارش ایسنا و به نقل از آی ای، اگرچه آلومینیوم از نظر وزن کم و مقاومت در برابر خوردگی به‌عنوان یک ماده مهم در تولید خودرو استفاده می‌شود، اما یکی از نقاط ضعف عمده آن، چیزی است به نام "نقاط ضعف" (weak spots).

"نقاط ضعف" در آلومینیوم به دلیل قرار گرفتن تحت‌فشار و تنش مکرر و متناوب ایجاد می‌شود. اکنون دانشمندان در استرالیا به راه‌حلی برای این به‌اصطلاح شکست در اثر فرسودگی رسیده‌اند. آن‌ها با اصلاح ریزساختار آلیاژهای آلومینیوم توانستند آلومینیومی ایجاد کنند که خودش بتواند این نقاط ضعف را بهبود بخشد.

کریستوفر هاچینسون استاد دانشگاه موناش که رهبری این تحقیق را بر عهده داشت، توضیح داد: ۸۰ درصد از تمام شکست‌های آلیاژهای مهندسی به دلیل فرسودگی است. فرسودگی به دلیل تنش و فشار متناوب رخ می‌دهد و یک معضل بزرگ در صنعت تولید و مهندسی است.

هاچینسون و تیمش در اولین تحقیق در نوع خود، روی علت اصلی این فرسودگی که PFZ نامیده می‌شود، تمرکز کرد. PFZها پیوندهای ضعیفی در آلیاژهای آلومینیوم هستند که در اثر فشار متناوب ایجاد می‌شوند. آنها به‌صورت لکه‌های کوچک نمایان می‌شوند و ترک‌هایی ایجاد می‌کنند که درنهایت باعث شکستگی می‌شود.

محققان روشی را برای جذب ذرات جدید ایجاد کرد که با اعمال تنش بر روی آلیاژ آلومینیوم تشکیل می‌شود. آنها توانستند از این ذرات برای تقویت نقاط ضعف استفاده کنند. با این کار، آنها به‌طور قابل‌توجهی ظهور شکستگی را به تاخیر انداختند.

روش آ‌نها شامل یک فرآیند است که تقلید از فشارهایی است که روی آلومینیوم وارد می‌شود و طی صدها چرخه تکرار می‌شوند تا غلظت زیادی از ذرات ریز را در مناطق ضعیف جمع کنند و مقاومت کششی مواد را افزایش دهند.

هاچینسون توضیح داد: تحقیقات ما یک تغییر مفهومی را در طراحی ریزساختاری آلیاژهای آلومینیوم برای کاربردهای بارگذاری پویا نشان داده است. ما به‌جای طراحی یک ریزساختار قوی و امید به اینکه تا جای ممکن پایدار باقی بماند، تشخیص دادیم که ریزساختار با بارگذاری پویا تغییر می‌کند و ازاین‌رو، یک ریزساختار طراحی کردیم که ممکن است دارای قدرت استاتیکی کمتری باشد، اما به‌گونه‌ای تغییر خواهد کرد که عملکرد فرسودگی را به‌طور قابل‌توجهی بهبود می‌بخشد.

محققان می‌گویند با اصلاح ریزساختار آغازین فلز از این طریق، می‌توانند به‌طور قابل‌توجهی باعث افزایش طول عمر آلیاژهای آلومینیوم شوند و آلیاژهای آلومینیوم با مقاومت بالا که به فرسودگی و نقاط ضعف مشهور هستند، می‌توانند عمر خود را تا ۲۵ برابر افزایش دهند.