نشکستنی ترین ماده دنیا ، آلیاژی از کروم، کبالت و نیکل - مجله 10 از 10

این آلیاژ استحکام و شکل پذیری (مفتول پذیری) فوق العاده بالایی از خود نشان داده است تا جایی که تیمی از دانشمندان آن را تحمل فوق العاده آسیب نامیده اند. علاوه بر این و به طور غیرمنتظره ای این ویژگی ها با سردتر شدن ماده مورد اشاره افزایش می یابد که این مساله پتانسیل جالبی برای کاربرد این ماده در محیط های برودتی شدید را نشان می دهد.

ایسو جورج متالورژیست و رئیس بخش تئوری و توسعه آلیاژ پیشرفته در آزمایشگاه ملی اوک ریج و دانشگاه تنسی می گوید: هنگامی که مواد ساختاری را طراحی می کنید، می خواهید محکم باشند و در عین حال انعطاف پذیر بوده و در برابر شکستگی هم مقاومت داشته باشد. به طور معمول در ساخت چنین موادی بین این ویژگی ها سازش و توازنی شکل می گیرد اما این ماده هر دو ویژگی را دارد و به جای اینکه در دماهای پایین شنماینده گردد، سخت تر می گردد.

استحکام، شکل پذیری و محکمی سه ویژگی هستند که اندازه دوام یک ماده را معین می نمایند. استحکام ماده مقاومت آن را در برابر تغییر شکل توصیف می نماید و شکل پذیری این مساله را توصیف می نماید که آن ماده تا چه حدی چکش خور است. این دو ویژگی به محکمی کلی ماده و مقاومت آن در برابر شکست یاری می نماید. محکمی شکست (Fracture toughness) نیز مقاومت در برابر شکست بیشتر در ماده ای است که از قبل دچار شکاف و شکست شده است.

جورج و همکارانش مدتی را صرف کار روی دسته ای از مواد به نام آلیاژهای با آنتروپی بالا (HEA) نموده اند. بیشتر آلیاژها از یک ماده غالب با نسبت های کمی از مواد دیگر ساخته شده اند اما آلیاژهای با آنتروپی بالا حاوی عناصری هستند که به نسبت مساوی مخلوط شده اند.

یکی از این آلیاژها CrMnFeCoNi با ترکیب کروم، منگنز، آهن، کبالت و نیکل است و پس از اینکه دانشمندان متوجه استحکام و شکل پذیری آن در دمای نیتروژن مایع بدون کاهش محکمی آن شدند، این آلیاژ موضوع تحقیقات بیشتری نهاده شد.

یکی از مشتقات این آلیاژ با ترکیب کروم، کبالت و نیکل (CrCoNi) حتی ویژگی های استثنایی تری را نشان داده است. جورج و تیم تحقیقاتی او این آلیاژ را تحت آزمایش و آنالیز خاصی قرار دادند و به نتایج جالبی رسیدند.

اندازه استحکام این ماده در نزدیک دمای هلیوم مایع (منفی 253 درجه سانتی گراد) در حد 500 مگاپاسکال است در حالی که استحکام بعضی از برترین فولادها در حدود 100 است. این محققان بعلاوه با روش انکسار نوترونی (neutron diffraction) ساختار مولکولی و روش کار این آلیاژ را آنالیز کردند.

5858