এমআইটি-তে শুহ গ্রুপে তৈরি করা নতুন টংস্টেন অ্যালয়গুলি সম্ভাব্যভাবে বর্ম-ভেদকারী প্রজেক্টাইলগুলিতে ক্ষয়প্রাপ্ত ইউরেনিয়াম প্রতিস্থাপন করতে পারে। চতুর্থ বর্ষের উপকরণ বিজ্ঞান এবং প্রকৌশল স্নাতক ছাত্র জ্যাচারি সি. কর্ডেরো কাঠামোগত সামরিক প্রয়োগে ক্ষয়প্রাপ্ত ইউরেনিয়াম প্রতিস্থাপনের জন্য নিম্ন-বিষাক্ততা, উচ্চ-শক্তি, উচ্চ-ঘনত্বের উপাদান নিয়ে কাজ করছেন। ক্ষয়প্রাপ্ত ইউরেনিয়াম সৈন্য এবং বেসামরিক নাগরিকদের জন্য একটি সম্ভাব্য স্বাস্থ্যের ঝুঁকি তৈরি করে। "এটি প্রতিস্থাপন করার চেষ্টা করার জন্য অনুপ্রেরণা," কর্ডেরো বলেছেন।

সাধারণ টংস্টেন প্রভাবে মাশরুম বা ভোঁতা হবে, সম্ভাব্য সবচেয়ে খারাপ কর্মক্ষমতা। সুতরাং চ্যালেঞ্জ হল এমন একটি সংকর ধাতু তৈরি করা যা ক্ষয়প্রাপ্ত ইউরেনিয়ামের কর্মক্ষমতার সাথে মেলে, যা স্ব-তীক্ষ্ণ হয়ে ওঠে কারণ এটি উপাদানগুলিকে ছিন্ন করে এবং অনুপ্রবেশকারী-টার্গেট ইন্টারফেসে একটি তীক্ষ্ণ নাক বজায় রাখে। "টাংস্টেন নিজেই অসাধারণ শক্তিশালী এবং শক্ত। আমরা এটি তৈরি করতে অন্যান্য সংকর উপাদান রাখি যাতে আমরা এটিকে এই বাল্ক বস্তুতে একীভূত করতে পারি, "কর্ডেরো বলেছেন।

ক্রোমিয়াম এবং লোহা (W-7Cr-9Fe) সহ একটি টংস্টেন খাদ বাণিজ্যিক টাংস্টেন সংকর ধাতুগুলির তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে শক্তিশালী ছিল, কর্ডেরো একটি গবেষণাপত্রে রিপোর্ট করেছেন সিনিয়র লেখক এবং পদার্থ বিজ্ঞান ও প্রকৌশল বিভাগের প্রধান ক্রিস্টোফার এ. শুহ এবং মেটালার্জিক্যাল অ্যান্ড ম্যাটেরিয়ালস জার্নালে সহকর্মীদের সাথে লেনদেন A. উন্নতি একটি ক্ষেত্রের সাহায্যে ধাতব গুঁড়ো কম্প্যাক্ট করে অর্জন করা হয়েছিল sintering হট প্রেস, সূক্ষ্ম শস্য কাঠামো এবং সর্বোচ্চ কঠোরতা দ্বারা পরিমাপ করা সর্বোত্তম ফলাফল সহ, 1,200 ডিগ্রি সেলসিয়াসে 1 মিনিটের একটি প্রক্রিয়াকরণ সময়ে অর্জিত। দীর্ঘ প্রক্রিয়াকরণের সময় এবং উচ্চ তাপমাত্রা মোটা দানা এবং দুর্বল যান্ত্রিক কর্মক্ষমতার দিকে পরিচালিত করে। সহ-লেখকদের মধ্যে এমআইটি ইঞ্জিনিয়ারিং এবং উপকরণ বিজ্ঞানের স্নাতক ছাত্র মানসু পার্ক, ওক রিজ পোস্টডক্টরাল ফেলো এমিলি এল. হাস্কিনস, বোইস স্টেট অ্যাসোসিয়েট প্রফেসর মেগান ফ্র্যারি এবং স্নাতক ছাত্র স্টিভেন লিভারস এবং আর্মি রিসার্চ ল্যাবরেটরি মেকানিক্যাল ইঞ্জিনিয়ার এবং দলের নেতা ব্রায়ান ই. শুস্টার অন্তর্ভুক্ত ছিলেন। টংস্টেন-ক্রোমিয়াম-লোহা সংকর ধাতুর সাব-স্কেল ব্যালিস্টিক পরীক্ষাও করা হয়েছে।

"যদি আপনি ন্যানোস্ট্রাকচার্ড বা নিরাকার বাল্ক টাংস্টেন (খাদ) তৈরি করতে পারেন তবে এটি সত্যিই একটি আদর্শ ব্যালিস্টিক উপাদান হওয়া উচিত," কর্ডেরো বলেছেন। কর্ডেরো, ব্রিজওয়াটার, এনজে-এর বাসিন্দা, 2012 সালে বৈজ্ঞানিক গবেষণার এয়ার ফোর্স অফিসের মাধ্যমে ন্যাশনাল ডিফেন্স সায়েন্স অ্যান্ড ইঞ্জিনিয়ারিং (এনডিএসইজি) ফেলোশিপ পেয়েছিলেন। তার গবেষণা মার্কিন প্রতিরক্ষা হুমকি হ্রাস সংস্থা দ্বারা অর্থায়ন করা হয়.

অতি সূক্ষ্ম শস্য গঠন

"আমি যেভাবে আমার উপকরণগুলি তৈরি করি তা হল পাউডার প্রক্রিয়াকরণের মাধ্যমে যেখানে প্রথমে আমরা ন্যানোক্রিস্টালাইন পাউডার তৈরি করি এবং তারপরে আমরা এটিকে একটি বাল্ক বস্তুতে একত্রিত করি। কিন্তু চ্যালেঞ্জ হল যে একত্রীকরণের জন্য উপাদানটিকে উচ্চ তাপমাত্রায় প্রকাশ করা প্রয়োজন, "কর্ডেরো বলেছেন। উচ্চ তাপমাত্রায় সংকর ধাতুগুলিকে গরম করার ফলে ধাতুর মধ্যে দানা বা স্বতন্ত্র স্ফটিক ডোমেনগুলি বড় হতে পারে, যা তাদের দুর্বল করে দেয়। কর্ডেরো W-7Cr-9Fe কমপ্যাক্টে প্রায় 130 ন্যানোমিটারের অতি সূক্ষ্ম শস্য কাঠামো অর্জন করতে সক্ষম হয়েছিল, যা ইলেক্ট্রন মাইক্রোগ্রাফ দ্বারা নিশ্চিত করা হয়েছে। “এই পাউডার প্রসেসিং রুট ব্যবহার করে, আমরা 2 সেন্টিমিটার ব্যাস পর্যন্ত বড় নমুনা তৈরি করতে পারি, অথবা আমরা 4 জিপিএ (গিগাপাস্কাল) এর গতিশীল সংকোচন শক্তি সহ আরও বড় হতে পারি। আমরা একটি মাপযোগ্য প্রক্রিয়া ব্যবহার করে এই উপকরণগুলি তৈরি করতে পারি তা হয়তো আরও চিত্তাকর্ষক, "কর্ডেরো বলেছেন।

“আমরা একটি গোষ্ঠী হিসাবে যা করার চেষ্টা করছি তা হল সূক্ষ্ম ন্যানোস্ট্রাকচার দিয়ে বাল্ক জিনিস তৈরি করা। আমরা এটি করতে চাই কারণ এই উপকরণগুলির খুব আকর্ষণীয় বৈশিষ্ট্য রয়েছে যা অনেক অ্যাপ্লিকেশনে সম্ভাব্য ব্যবহারের জন্য, "কর্ডেরো যোগ করে।

প্রকৃতিতে পাওয়া যায় না

কর্ডেরো একটি অ্যাক্টা ম্যাটেরিয়ালিয়া জার্নাল পেপারে ন্যানোস্কেল মাইক্রোস্ট্রাকচারের সাথে ধাতব খাদ পাউডারগুলির শক্তিও পরীক্ষা করেছেন। কর্ডেরো, সিনিয়র লেখক শুহের সাথে, কম্পিউটেশনাল সিমুলেশন এবং ল্যাবরেটরি পরীক্ষা উভয়ই ব্যবহার করে দেখান যে একই ধরনের প্রাথমিক শক্তির সাথে টংস্টেন এবং ক্রোমিয়ামের মতো ধাতুর সংকরগুলি একজাতকরণ এবং একটি শক্তিশালী শেষ পণ্য তৈরি করার প্রবণতা দেখায়, যেখানে ধাতুগুলির সংমিশ্রণ একটি বড় প্রাথমিক শক্তির সাথে অমিল হয় যেমন যেহেতু টংস্টেন এবং জিরকোনিয়াম একাধিক ফেজ উপস্থিত সহ একটি দুর্বল সংকর ধাতু তৈরি করে।

“উচ্চ-শক্তি বল মিলিং প্রক্রিয়াটি প্রক্রিয়াগুলির একটি বৃহত্তর পরিবারের একটি উদাহরণ যেখানে আপনি এর মাইক্রোস্ট্রাকচারকে একটি অদ্ভুত অ-ভারসাম্যহীন অবস্থায় চালিত করার জন্য উপাদান থেকে হেককে বিকৃত করেন। মাইক্রোস্ট্রাকচারের ভবিষ্যদ্বাণী করার জন্য সত্যিই একটি ভাল কাঠামো নেই যা বেরিয়ে আসে, তাই অনেক সময় এটি পরীক্ষা এবং ত্রুটি। আমরা একটি মেটাস্টেবল কঠিন সমাধান তৈরি করবে এমন ধাতুগুলি ডিজাইন করা থেকে অভিজ্ঞতাবাদকে অপসারণ করার চেষ্টা করছিলাম, যা একটি অ-ভারসাম্যহীন পর্যায়ের একটি উদাহরণ, "কর্ডেরো ব্যাখ্যা করেছেন।

"আপনি এই অ-ভারসাম্যের পর্যায়গুলি তৈরি করেন, যা আপনি সাধারণত আপনার চারপাশের বিশ্বে, প্রকৃতিতে এই চরম বিকৃতির প্রক্রিয়াগুলি ব্যবহার করে দেখতে পাবেন না," তিনি বলেছেন। উচ্চ-শক্তির বল মিলিং প্রক্রিয়ার মধ্যে ধাতুর গুঁড়ো বারবার শিয়ারিং জড়িত থাকে যা প্রতিযোগিতার সময় খাদ উপাদানগুলিকে মিশ্রিত করতে চালিত করে, তাপ-সক্রিয় পুনরুদ্ধার প্রক্রিয়াগুলি খাদকে তার ভারসাম্যপূর্ণ অবস্থায় ফিরে যেতে দেয়, যা অনেক ক্ষেত্রে আলাদা হতে পারে। . "সুতরাং এই দুটি প্রক্রিয়ার মধ্যে এই প্রতিযোগিতা রয়েছে," কর্ডেরো ব্যাখ্যা করেন। তার কাগজ একটি প্রদত্ত সংকর ধাতুতে রসায়নের ভবিষ্যদ্বাণী করার জন্য একটি সহজ মডেলের প্রস্তাব করেছিল যা একটি কঠিন সমাধান তৈরি করবে এবং পরীক্ষা-নিরীক্ষার মাধ্যমে এটিকে বৈধতা দেবে। "এমন-মিল্ড পাউডারগুলি হল কিছু কঠিন ধাতু যা লোকেরা দেখেছে," কর্ডেরো বলেছেন, লক্ষ্য করা পরীক্ষায় দেখা গেছে যে টংস্টেন-ক্রোমিয়াম খাদটির ন্যানোইনডেন্টেশন কঠোরতা 21 জিপিএ রয়েছে৷ এটি ন্যানোক্রিস্টালাইন আয়রন-ভিত্তিক অ্যালয় বা মোটা-দানাযুক্ত টংস্টেনের ন্যানোইনডেন্টেশন কঠোরতাকে প্রায় দ্বিগুণ করে তোলে।

ধাতুবিদ্যার নমনীয়তা প্রয়োজন

তিনি অধ্যয়ন করা অতি সূক্ষ্ম শস্যের টংস্টেন-ক্রোমিয়াম-আয়রন অ্যালয় কমপ্যাক্টগুলিতে, খাদগুলি উচ্চ-শক্তি বল মিলিংয়ের সময় ইস্পাত গ্রাইন্ডিং মিডিয়া এবং শিশির ঘর্ষণ থেকে লোহা তুলে নেয়। "কিন্তু এটি দেখা যাচ্ছে যে এটি একটি ভাল জিনিসও হতে পারে, কারণ দেখে মনে হচ্ছে এটি কম তাপমাত্রায় ঘনত্বকে ত্বরান্বিত করে, যা আপনাকে সেই উচ্চ তাপমাত্রায় ব্যয় করার সময়কে হ্রাস করে যা মাইক্রোস্ট্রাকচারে খারাপ পরিবর্তন হতে পারে।" কর্ডেরো ব্যাখ্যা করেন। "বড় জিনিসটি নমনীয় হওয়া এবং ধাতুবিদ্যার সুযোগগুলিকে স্বীকৃতি দেওয়া।"

ধাতুগুলির ওজন করার জন্য ব্যবহৃত একটি নৌকায় একটি কম্প্যাক্টেড ধাতুর খাদ খোঁড়াটি যেমন-মিল করা টাংস্টেন-ক্রোমিয়াম লোহা ধাতব পাউডারের পাশে বসে। ইস্পাত বল একটি উচ্চ-শক্তি বল কলে ধাতুগুলিকে বিকৃত করতে ব্যবহৃত হয়। ক্রেডিট: ডেনিস পেস্ট/মেটেরিয়ালস প্রসেসিং সেন্টার
কর্ডেরো এমআইটি থেকে 2010 সালে পদার্থবিদ্যায় স্নাতক ডিগ্রি লাভ করেন এবং লরেন্স বার্কলে ন্যাশনাল ল্যাবে এক বছর কাজ করেন। সেখানে, তিনি ইঞ্জিনিয়ারিং কর্মীদের দ্বারা অনুপ্রাণিত হন যারা দ্বিতীয় বিশ্বযুদ্ধের সময় ম্যানহাটন প্রকল্পের জন্য প্লুটোনিয়াম ধারণ করার জন্য বিশেষ ক্রুসিবল তৈরি করা ধাতুবিদদের পূর্ববর্তী প্রজন্মের কাছ থেকে শিখেছিলেন। “তারা যে ধরণের জিনিস নিয়ে কাজ করছিল তা শুনে আমি খুব উত্তেজিত হয়েছিলাম এবং ধাতু প্রক্রিয়াকরণে আগ্রহী হয়েছিলাম। এটাও অনেক মজার,” কর্ডেরো বলেছেন। অন্যান্য পদার্থ বিজ্ঞানের উপ-শাখায়, তিনি বলেছেন, “আপনি 1,000 সেঃ তাপমাত্রায় একটি চুল্লি খুলতে পারবেন না এবং লাল গরম কিছু উজ্জ্বল দেখতে পাবেন। আপনি তাপ-চিকিত্সা সামগ্রী পাবেন না।" তিনি 2015 সালে তার পিএইচডি শেষ করবেন বলে আশা করছেন।

যদিও তার বর্তমান কাজটি স্ট্রাকচারাল অ্যাপ্লিকেশনের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে, তিনি যে ধরনের পাউডার প্রসেসিং করছেন তাও চৌম্বকীয় উপকরণ তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়। "অনেক তথ্য এবং জ্ঞান অন্যান্য জিনিসগুলিতে প্রয়োগ করা যেতে পারে," তিনি বলেছেন। "যদিও এটি ঐতিহ্যগত কাঠামোগত ধাতুবিদ্যা, আপনি এই পুরানো-বিদ্যালয়ের ধাতুবিদ্যাকে নতুন-স্কুল উপকরণগুলিতে প্রয়োগ করতে পারেন।"