الألمنيوم

علماء يطيلون عمر سبائك الألمنيوم 25 مرةً بجعل نقاط ضعفه ذاتية الالتئام

يمتاز الألمنيوم بخفة وزنه ومقاومته الكبيرة للتآكل، بالإضافة لتمتعه بخصائص مرغوبة جدًا في صناعة السيارات، لكن مشكلته الأكبر الضغط المتكرر عليه يكون نقاط ضعفٍ فيه.

وجد علماء في أستراليا حل لهذه المشكلة المسماة «التعطل بسبب الإجهاد،» بتعديل البنية المجهرية لسبائك الألومنيوم لتُصبح ذاتيّة الالتئام.

وقال الأستاذ كريستوفر هاتشينسون في جامعة موناش، الباحث الرئيس في تلك التجربة «80% من حالات تعطل السبائك الهندسية ناتج عن الإجهاد، وهي الاعطال بسبب الضغط المتناوب، ما يُعدّ أمرًا مهمًا في الصناعة التحويلية والهندسة.»

ووُصف البحث الذي أجراه هاتشينسون وفريقه بأنه الأول من نوعه، ويركز على سبب هذا الإجهاد، وهو وجود حلقات ضعيفة تتشكل في سبائك الألمنيوم بسبب الضغط المتناوب، والتي تبدأ كبقع لدنة والتي تشكّل الشقوق قبل أن تتحطم المادة في النهاية.

وسعى هاتشينسون وفريقه من المهندسين إلى التدخل في المراحل الأولى من هذه العملية، من خلال تسخير الطاقة الميكانيكية المولدة أثناء الضغط المتناوب، وطوروا طريقة لالتقاط الجسيمات الجديدة التي تتشكل عند تطبيق الضغط على المادة، واستخدامها لتقوية نقاط الضعف وتأخير ظهور الشقوق والكسور بشكل كبير.

ويتحقق ذلك من خلال عملية «تدريب» تحاكي الإجهادات المطبّقة على المادة، والتي تتكرر خلال عدة مئات من الدورات، ما يؤدي إلى زيادة تركيز الجزيئات الدقيقة في المناطق الضعيفة ويعزز قوة المادة وشدتها.

وقال هاتشينسون «يُدرب هيكل السبيكة ويُستخدم جدول التدريب لعلاج النقاط الضعيفة، ويمكن تطبيق هذه الطريقة على السبائك الصلبة الأخرى التي تحتوي على نقاط الضعف ذاتها.»

ويرى الباحثون أن تعديل البنية المجهرية بهذه الطريقة يحسن عمر سبائك الألمنيوم. وأشاروا إلى أن سبائك الألومنيوم عالية القوة، والتي تشتهر بضعف قوة الإجهاد، ستستفيد أكثر من غيرها ويمكن أن تمتد فترة إجهادها حتى ما بصل إلى 25 مرة.

وأضاف هاتشينسون «أظهر بحثنا تغييرًا في التصميم المجهري لسبائك الألمنيوم لتطبيقات التحمل الديناميكي، فبدل تصميم بنية مجهرية قوية تبقى مستقرة لأطول فترة ممكنة أثناء الإجهاد، أدركنا أنه يتم تغيير البنية المجهرية من خلال التحميل الديناميكي، ولهذا صممنا بنية مجهرية تتغير بطريقة تحسن أداء الإجهاد بشكل ملحوظ.»

– المصدر: علماء يطيلون عمر سبائك الألمنيوم 25 مرةً بجعل نقاط ضعفه ذاتية الالتئام على موقع مرصد المستقبل.

مرصد المستقبل

مرصد المستقبل هي منصة علمية عالمية لاستشراف المستقبل تعمل على تغطية آخر ما توصل له العلم وقطاع التكنولوجيا باللغة العربية بشكل يومي من خلال المقالات البحثية والإنفوجرافيك والمواد المرئية. المرصد هو ناتج شراكة استراتيجية بين مؤسسة دبي للمستقبل وشركة مرصد المستقبل ذ.ذ.م. يتكون فريق العمل من خبراء ومحللين من كلتا المؤسستين لتعزيز العلم والابتكار في المنطقة.