Most wear-resistant metal alloy in the world
تیم علم مواد سندیا یک آلیاژ پلاتین-طلا طراحی کردند و معتقدند که مقاوم به سایش‌ترین فلز در جهان است. آن 100 برابر با دوام‌تر از فولاد استحکام بالاست و آن را اولین آلیاژ یا ترکیبی از فلزات که در طبقه‌بندی مشابه با مواد طبیعی مانند الماس و یاقوت کبود که بیشترین مقاومت به سایش در بین مواد را دارد، قرار می‌دهد. تیم سندیا اخیرا یافته های خود را در مجله مواد پیشرفته منتشر کرده است. Nic Argibay یکی از نویسندگان مقاله گفت “ما نشان دادیم که یک تغییر اساسی می‌توان در بعضی از آلیاژها که این افزایش فوق‌العاده در عملکرد کلی طیف وسیعی از فلزات واقعی و تجربی را به ارمغان خواهد آورد، را ایجاد کرد.”
ممکن است تعجب‌آور باشد که چگونه متالورژیست‌ها برای هزاران سال ساخت آن را از دست داده‌اند. در حقیقت ترکیب 90 درصد پلاتین با 10 درصد طلا اصلاً جدید نیست. اما مهندسی آن جدید است. Argibay و همکارش Chandross مغز متفکر طراحی هستند. عقل متعارف می‌گوید توانایی فلز جهت تحمل اصکاک بر این اساس است که فلز چقدر سخت است. تیم سندیا تئوری جدید را ارائه دادند که که می‌گوید سایش به این که چطور فلزات به گرما واکنش می‌دهند مرتبط است و به سختی آن‌ها مربوط نیست و آن‌ها فلزات، نسبت‌ها و روش تولیدی انتخاب کردند که می‌توانست تئوری آن‌ها را اثبات کند.
John Curry نویسنده اول مقاله گفت “آلیاژهای مرسوم جهت افزایش استحکام مواد با کاهش اندازه دانه توسعه یافتند.”، “حتی هنوز هم در حضور تنش‌ها و دماهای بیش از حد مخصوصاً تحت خستگی اندازه دانه تعدادی از آلیاژها درشت شده یا نرم شدن رخ می‌دهد. ما مشاهده کردیم که با آلیاژ پلاتین-طلا خود پایداری مکانیکی و حرارتی عالی است و ما تغییر زیادی در ریزساختار در مدت‌های فوق العاده طولانی چرخه‌های تنش در طول لغزش مشاهده نکردیم.”
به نظر می‌رسد مشابه پلاتین معمولی، نقره سفید باشد و مقداری از طلای خالص سنگین‌تر باشد. مهمتر از همه، از سایر آلیاژهای پلاتین-طلا سخت‌تر نیست اما در مقاومت به حرارت مقداری بهتر بوده و در مقاومت به سایش صد برابر مقاوم‌تر است.
رویکرد تیم مدرن است و به ابزارهای محاسباتی وابسته است. تئوری Argibay و Chandross از شبیه‌سازی‌هایی که محاسبه‌کرده که چگونه اتم‌های منفرد بر خواص مقیاس بزرگ مواد تأثیر می‌گذارد، بوجود آمد که این ارتباط به تنهایی با مشاهدات به ندرت آشکار می‌شود. محققان در بسیاری از زمینه‌های علمی از ابزارهای محاسباتی استفاده می‌کنند تا حدسیات بیشتری از تحقیق و توسعه بدست آورند.
Chandross خاطر نشان کرد که “ما به مکانیزم‌های اساسی اتمی و ریزساختار نزدیک شده و سعی می‌کنیم همه‌ی چیزها را به همدیگر مرتبط کنیم تا بفهمیم که چرا عملکردمان خوب بوده یا عملکرد بدی داشتیم و سپس مهندسی یک آلیاژ را انجام می‌دهیم که آلیاژ عملکرد خوبی را به ارمغان می‌آورد.”
منبع:
John F. Curry, Tomas F. Babuska, Timothy A. Furnish, Ping Lu, David P. Adams, Andrew B. Kustas, Brendan L. Nation, Michael T. Dugger, Michael Chandross, Blythe G. Clark, Brad L. Boyce, Christopher A. Schuh, Nicolas Argibay. Achieving Ultralow Wear with Stable Nanocrystalline Metals. Advanced Materials, 2018; 30 (32): 1802026
DOI: 10.1002/adma.201802026