Ang mga bag-ong tungsten alloys nga gihimo sa Schuh Group sa MIT mahimong mapulihan sa nahurot nga uranium sa mga projectiles nga nagtusok sa armor. Ang ikaupat nga tuig nga mga materyales sa science ug engineering graduate nga estudyante nga si Zachary C. Cordero nagtrabaho sa low-toxicity, high-strength, high-density nga materyal para sa pag-ilis sa nahurot nga uranium sa structural military applications. Ang nahurot nga uranium naghatag ug potensyal nga peligro sa kahimsog sa mga sundalo ug sibilyan. "Kana ang kadasig sa pagsulay sa pag-ilis niini," ingon ni Cordero.

Ang normal nga tungsten mahimong mushroom o blunt sa epekto, ang pinakagrabe nga posible nga pasundayag. Mao nga ang hagit mao ang paghimo og usa ka haluang metal nga mahimong motakdo sa pasundayag sa nahurot nga uranium, nga mahimong pagpahait sa kaugalingon samtang kini magputol sa materyal ug magmintinar sa usa ka hait nga ilong sa penetrator-target interface. "Ang Tungsten sa iyang kaugalingon labi ka kusgan ug gahi. Gibutang namon ang ubang mga elemento sa alloying aron mahimo kini aron mahiusa namon kini sa kini nga bulk nga butang, ”ingon ni Cordero.

Ang usa ka tungsten alloy nga adunay chromium ug iron (W-7Cr-9Fe) mas lig-on kay sa komersyal nga tungsten alloys, si Cordero nagtaho sa usa ka papel uban sa senior author ug Department of Materials Science and Engineering head Christopher A. Schuh ug mga kauban sa journal Metallurgical and Materials Mga Transaksyon A. Ang pag-uswag nakab-ot pinaagi sa pag-compact sa metal nga mga pulbos sa usa ka field-assisted sintering hot press, nga adunay labing maayo nga resulta, nga gisukod sa pino nga estruktura sa lugas ug pinakataas nga katig-a, nga nakab-ot sa usa ka oras sa pagproseso sa 1 minuto sa 1,200 degrees Celsius. Ang mas taas nga mga oras sa pagproseso ug mas taas nga temperatura misangpot sa mas coarser nga mga lugas ug mas huyang nga mekanikal nga performance. Ang mga kauban nga tagsulat naglakip sa MIT engineering ug mga materyales nga gradwado sa siyensya nga si Mansoo Park, Oak Ridge postdoctoral nga kauban nga si Emily L. Huskins, Boise State Associate Professor Megan Frary ug graduate nga estudyante nga si Steven Lives, ug Army Research Laboratory mechanical engineer ug lider sa team nga si Brian E. Schuster. Gipahigayon usab ang sub-scale ballistic nga mga pagsulay sa tungsten-chromium-iron nga haluang metal.

"Kung mahimo nimo ang bisan nanostructured o amorphous bulk tungsten (alloy), kini kinahanglan nga usa ka sulundon nga ballistic nga materyal," ingon ni Cordero. Si Cordero, lumad nga taga Bridgewater, NJ, nakadawat og National Defense Science and Engineering (NDSEG) Fellowship niadtong 2012 pinaagi sa Air Force Office of Scientific Research. Ang iyang panukiduki gipondohan sa US Defense Threat Reduction Agency.

Ultrafine nga istruktura sa lugas

"Ang paagi sa akong paghimo sa akong mga materyales mao ang pagproseso sa pulbos diin una nga gihimo namon ang nanocrystalline powder ug pagkahuman gihiusa namon kini nga usa ka bulk nga butang. Apan ang hagit mao nga ang pagkonsolida nanginahanglan nga ibutyag ang materyal sa mas taas nga temperatura, ”ingon ni Cordero. Ang pagpainit sa mga haluang metal ngadto sa taas nga temperatura mahimong hinungdan sa mga lugas, o indibidwal nga kristal nga mga dominyo, sulod sa metal nga modako, nga makapahuyang niini. Nakab-ot ni Cordero ang ultrafine grain structure nga mga 130 nanometer sa W-7Cr-9Fe compact, nga gikumpirma sa electron micrographs. "Gamit kini nga ruta sa pagproseso sa pulbos, makahimo kami ug dagkong mga sample hangtod sa 2 sentimetro ang diyametro, o mahimo kaming modako, nga adunay dinamikong compressive nga kusog nga 4 GPa (gigapascals). Ang kamatuuran nga mahimo naton kini nga mga materyales gamit ang usa ka scalable nga proseso mahimo’g labi ka impresibo, ”ingon ni Cordero.

"Ang among gipaningkamutan nga buhaton isip usa ka grupo mao ang paghimo sa daghang mga butang nga adunay maayong mga nanostructure. Ang hinungdan nga gusto namon kana tungod kay kini nga mga materyales adunay makapaikag nga mga kabtangan nga mahimo’g magamit sa daghang mga aplikasyon, ”dugang ni Cordero.

Dili makita sa kinaiyahan

Gisusi usab ni Cordero ang kalig-on sa metal alloy powder nga adunay nanoscale microstructures sa usa ka papel sa journal nga Acta Materialia. Si Cordero, kauban ang senior author nga si Schuh, migamit sa computational simulation ug laboratory experiments aron ipakita nga ang mga haluang metal sa metal sama sa tungsten ug chromium nga adunay susama nga inisyal nga mga kalig-on lagmit nga homogenize ug makamugna og mas lig-on nga katapusan nga produkto, samtang ang mga kombinasyon sa mga metal nga adunay dako nga inisyal nga kalig-on mismatch sa ingon. tungod kay ang tungsten ug zirconium lagmit nga makahimo og mas huyang nga haluang metal nga adunay labaw pa sa usa ka hugna nga anaa.

"Ang proseso sa high-energy ball milling usa ka pananglitan sa usa ka mas dako nga pamilya sa mga proseso diin imong gibag-o ang porma sa materyal aron madala ang microstructure niini ngadto sa usa ka weird non-equilibrium nga estado. Wala’y maayo nga balangkas alang sa pagtagna sa microstructure nga mogawas, mao nga daghang mga higayon nga kini pagsulay ug sayup. Gisulayan namon nga tangtangon ang empiricism gikan sa pagdesinyo sa mga haluang metal nga mahimo’g usa ka solidong solusyon nga metastable, nga usa ka pananglitan sa usa ka yugto nga dili balanse, ”gipasabut ni Cordero.

"Gihimo nimo kini nga dili balanse nga mga hugna, mga butang nga dili nimo kasagarang makita sa kalibutan sa imong palibut, sa kinaiyahan, gamit kining grabe nga mga proseso sa pagbag-o," ingon niya. Ang proseso sa high-energy ball milling naglakip sa balik-balik nga paggunting sa metal nga mga pulbos uban sa paggunting nga nagduso sa mga elemento sa alloying nga mag-intermix samtang nakigkompetensya, ang thermally-activate nga mga proseso sa pagbawi nagtugot sa alloy nga mobalik sa iyang balanse nga kahimtang, nga sa daghang mga kaso mao ang pagbulag sa bahin. . "Mao nga adunay kini nga kompetisyon tali niining duha nga mga proseso," gipasabut ni Cordero. Gisugyot sa iyang papel ang usa ka yano nga modelo aron matagna ang mga kemistriya sa usa ka gihatag nga haluang metal nga mahimong usa ka solidong solusyon ug gipamatud-an kini sa mga eksperimento. "Ang as-milled powder mao ang pipila sa pinakagahi nga mga metal nga nakita sa mga tawo," ingon ni Cordero, nga nag-ingon nga ang mga pagsulay nagpakita nga ang tungsten-chromium alloy adunay nanoindentation hardness nga 21 GPa. Kana naghimo kanila nga doble ang nanoindentation hardness sa nanocrystalline iron-based alloys o coarse-grained tungsten.

Ang metalurhiya nanginahanglan pagka-flexible

Sa ultrafine grain tungsten-chromium-iron alloy compacts nga iyang gitun-an, ang mga alloy mikuha sa puthaw gikan sa abrasion sa steel grinding media ug vial atol sa high-energy ball milling. "Apan kini mahimo usab nga usa ka maayo nga butang, tungod kay ingon kini nagpadali sa densification sa mubu nga temperatura, nga nagpamenos sa oras nga kinahanglan nimong igugol sa taas nga temperatura nga mahimong mosangput sa dili maayo nga mga pagbag-o sa microstructure," Gipasabot ni Cordero. "Ang dako nga butang mao ang pagka-flexible ug pag-ila sa mga oportunidad sa metalurhiya."

Si Cordero migraduwar sa MIT niadtong 2010 nga adunay bachelor's in physics ug nagtrabaho sulod sa usa ka tuig sa Lawrence Berkeley National Lab. Didto, nadasig siya sa mga kawani sa inhenyero nga nakakat-on gikan sa usa ka naunang henerasyon sa mga metalurgist nga naghimo ug espesyal nga mga crucibles aron magkupot og plutonium alang sa Manhattan Project sa panahon sa Ikaduhang Gubat sa Kalibutan. "Ang pagkadungog sa matang sa mga butang nga ilang gitrabaho nakapahimo kanako nga naghinam-hinam kaayo ug naghinam-hinam sa pagproseso sa mga metal. Makalingaw ra sab,” ni Cordero. Sa ubang mga materyal nga sub-disiplina sa siyensiya, siya miingon, "Dili ka makaabli sa usa ka hudno sa 1,000 C, ug makakita og butang nga nagsiga nga pula nga init. Dili ka mag-heat-treat sa mga butang.” Naglaum siya nga mahuman ang iyang PhD sa 2015.

Bisan kung ang iyang trabaho karon naka-focus sa mga aplikasyon sa istruktura, ang klase sa pagproseso sa pulbos nga iyang gibuhat gigamit usab sa paghimo sa mga magnetic nga materyales. "Daghang impormasyon ug kahibalo mahimong magamit sa ubang mga butang," ingon niya. "Bisan kung kini tradisyonal nga metalurhiya sa istruktura, mahimo nimong magamit kini nga metalurhiya sa daan nga eskwelahan sa mga materyales sa bag-ong eskuylahan."