การจัดการโลหะ: เทคนิคทำให้ได้วัสดุที่แข็งแต่ยืดหยุ่น

งานโลหะเป็นงานฝีมือโบราณที่มีการทดสอบตามกาลเวลาซึ่งย้อนกลับไปนับพันปี แต่ตอนนี้ การทำงานในบริบทสมัยใหม่ของนาโนเทคโนโลยี นักวิจัยได้ค้นพบวิธีสร้างโลหะที่แข็งแรงแต่ยืดหยุ่นได้ ในที่สุด นักโลหะวิทยาอาจรวมวัสดุที่ได้รับการปรับปรุงดังกล่าวเข้ากับการใช้งานนับไม่ถ้วน ตั้งแต่เครื่องจักรไมโครแมคคานิคไปจนถึงการปลูกถ่ายทางชีวการแพทย์

เมจิกโลหะ กระบวนการใหม่ทำให้ทองแดงมีความแข็งแรงและความเหนียว

ว. เคิร์ก

ในรายงานNature 31 ตุลาคม En (Evan) Ma และเพื่อนร่วมงานของเขาที่มหาวิทยาลัย Johns Hopkins ในบัลติมอร์รายงานว่าพวกเขาได้รวมเอาเทคโนโลยีงานโลหะมาตรฐานเข้าด้วยกัน นั่นคือการรีดเข้ากับลำดับขั้นตอนการทำความเย็นและความร้อนที่ตั้งโปรแกรมไว้เพื่อแปรรูปทองแดงให้เป็นรูปแบบที่ มีทั้งเม็ดคริสตัลระดับนาโนและไมโครสเกล วัสดุที่ได้จะมีความแข็งแรงมากกว่าทองแดงที่ยังไม่ผ่านกระบวนการถึง 6 เท่า แต่ยังคงรักษาลักษณะความเหนียวหรือความยืดหยุ่นของโลหะไว้ได้เกือบทั้งหมด

หัวข้อข่าววิทยาศาสตร์ในกล่องจดหมายของคุณ

หัวข้อข่าวและบทสรุปของบทความข่าววิทยาศาสตร์ล่าสุด ส่งถึงกล่องจดหมายอีเมลของคุณทุกวันพฤหัสบดี

ที่อยู่อีเมล*

ที่อยู่อีเมลของคุณ

ลงชื่อ

ในช่วงปี 1980 นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุค้นพบว่าโลหะแข็งจะแข็งแกร่งขึ้นเมื่อเม็ดผลึกของพวกมันมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 100 นาโนเมตรหรือมากกว่านั้น น่าเสียดายที่ความแข็งแรงสูงสุดของวัสดุผลึกนาโนมักมาพร้อมกับความเหนียวที่ต่ำมาก

แทนที่จะยอมรับการแลกเปลี่ยนที่เห็นได้ชัดเจนนี้ Ma และเพื่อนร่วมงานกลับหาทางประนีประนอม

สมัครสมาชิกข่าววิทยาศาสตร์

รับวารสารวิทยาศาสตร์ที่ยอดเยี่ยมจากแหล่งที่น่าเชื่อถือที่สุดส่งตรงถึงหน้าประตูคุณ

ติดตาม

เกรนของวัสดุประมาณ 75 เปอร์เซ็นต์มีความกว้างเพียงไม่กี่ร้อยนาโนเมตร ซึ่งช่วยเสริมความแข็งแรงของโลหะ คริสตัลส่วนที่เหลือของทองแดงจะเติบโตเป็นเม็ดขนาดเล็กที่ใหญ่ขึ้น การรวมกันนี้ทำให้ทองแดงมีความเหนียวที่ดี Ma กล่าว

ผลลัพธ์ที่ได้นั้น “ยอดเยี่ยมจริงๆ” Julia Weertman จาก Northwestern University ใน Evanston, Ill กล่าว “คุณมีความแข็งแรงเพิ่มขึ้นโดยไม่จำเป็นต้องสูญเสียความเหนียว”

เพื่อให้วัสดุมีโครงสร้างภายในที่ผิดปกติ นักวิจัยได้ทำให้ก้อนทองแดงขนาด 1 นิ้วเย็นลงจนเกือบ –200 องศาเซลเซียส จากนั้นจึงส่งก้อนที่เย็นจัดระหว่างลูกกลิ้งหนัก รีดให้เรียบจนมีความหนาประมาณ 1 มิลลิเมตร จากนั้นพวกเขาให้ความร้อนกับแผ่นผลลัพธ์ที่ 200C เป็นเวลา 3 นาทีก่อนที่จะส่งกลับไปที่อุณหภูมิห้อง

ขั้นตอนนี้ง่ายกว่าหลายวิธีในการผลิตวัสดุคริสตัลไลน์ระดับนาโน ซึ่งอาศัยการบดอัดผงของอนุภาคระดับนาโน Ma กล่าว ตอนนี้เขาและเพื่อนร่วมงานวางแผนที่จะทำการทดลองซ้ำกับโลหะบริสุทธิ์อื่นๆ และโลหะผสม

กระบวนการใหม่ควรนำไปใช้กับวัสดุเหล่านี้ Ruslan Valiev จากสถาบันฟิสิกส์ของวัสดุขั้นสูงที่ Ufa State Aviation Technical University ในรัสเซียให้ความเห็น “การตรวจสอบการทดลองนี้เป็นสิ่งสำคัญ และฉันหวังว่าจะเสร็จสิ้นในเร็วๆ นี้” เขากล่าว

โลหะบริสุทธิ์ที่แข็งแรงที่ผ่านกระบวนการด้วยเทคนิคใหม่อาจใช้แทนโลหะผสมได้ในบางการใช้งาน Ma แนะนำ ตัวอย่างเช่น ในการปลูกถ่ายทางชีวการแพทย์ โลหะบริสุทธิ์อาจลดโอกาสที่จะเกิดการกัดกร่อนหรือปฏิกิริยาที่ไม่พึงประสงค์ต่อส่วนผสมของโลหะได้ เขากล่าว

Credit : เว็บสล็อต