Alîjên nû yên tungstenê yên ku di Koma Schuh li MITê de têne pêşve xistin, dibe ku di fîşekên zirxî de şûna uranyuma kêmbûyî bigire. Xwendekarê mezûn ên zanistî û endezyariyê yên sala çaremîn Zachary C. Cordero li ser maddeya bi jehrî kêm, bi hêz û zencîra bilind dixebite ji bo ku di sepanên leşkerî yên avahîsaziyê de li şûna uranyuma kêmbûyî bixebite. Ûranyûma kêmbûyî ji bo leşker û sivîlan dibe xeterek tenduristiyê. Cordero dibêje, "Ew motîvasyona hewldana şûna wê ye."

Tungstena normal li ser bandorê çêdibe an jî şîn dibe, performansa herî xirab a gengaz. Ji ber vê yekê kêşe ew e ku meriv aliyoyek ku bikaribe bi performansa uranyuma xizanbûyî re hevber bike, ya ku ji ber ku ew maddeyê jê dike û pozek tûj li navbera penetrker-armanc digire xwe-tirş dibe. "Tungsten bi serê xwe zehf xurt û hişk e. Me hêmanên din ên alloyê danîne da ku wê çêbikin da ku em karibin wê di vê tiştê mezin de yek bikin, "dibêje Cordero.

Cordero di gotarekê de bi nivîskarê payebilind û serokê Beşa Zanistî û Endezyariya Materyal Christopher A. Schuh û hevkarên xwe re di kovara Metallurgical and Materials de ragihand ku alewazek tungstenê ya bi krom û hesin (W-7Cr-9Fe) ji aligirên tungstenê yên bazirganî bi hêztir bû. Danûstandinên A. Pêşketin bi berhevkirina tozên metalê di nav germbûna germ a bi alîkariya zeviyê de hate bidestxistin. çapemenî, bi encama çêtirîn, ku ji hêla strûktûra genimê xweş û serhişkiya herî bilind ve hatî pîvandin, di dema pêvajoyê de 1 hûrdem li 1,200 pileya Celsius tête bi dest xistin. Demên pêvajoyek dirêjtir û germahiyên bilindtir bûne sedema gewherên hişk û performansa mekanîkî ya qels. Hev-nivîskar xwendekarê mezûn ê endezyariyê û zanyariya materyalê ya MIT Mansoo Park, hevalbenda postdoktorayê ya Oak Ridge Emily L. Huskins, Profesorê Alîkarê Dewleta Boise Megan Frary û xwendekarê mezûn Steven Livers, û endezyarê mekanîkî û serokê tîmê Laboratoriya Lêkolînê ya Artêşê Brian E. Schuster bûn. Di heman demê de ceribandinên balîstîk ên jêr-pîvana alikariya tungsten-krom-hesin jî hatine kirin.

Cordero dibêje: "Heke hûn dikarin tungstenê (alemê) ya nanosazkirî an jî amorf çêbikin, divê ew bi rastî materyalek balîstîkî ya îdeal be." Cordero, niştecîhek ji Bridgewater, NJ, di 2012-an de bi navgîniya Ofîsa Lêkolîna Zanistî ya Hêza Hewayî, Hevkariya Zanist û Endezyariya Parastina Neteweyî (NDSEG) wergirt. Lêkolîna wî ji aliyê Ajansa Kêmkirina Gefên Parastinê yên Dewletên Yekbûyî ve tê fînanse kirin.

Struktura genimê Ultrafine

"Awayê ku ez materyalên xwe çêdikim bi hilberandina tozê ye ku pêşî em toza nanokristalîn çêdikin û dûv re jî em wê di nav tiştek mezin de yek dikin. Lê kêşe ev e ku hevgirtin hewce dike ku materyalê li germahiyên bilindtir eşkere bike," Cordero dibêje. Germkirina alloyan di germahiyên bilind de dikare bibe sedema mezinbûna genim, an qadên krîstal ên ferdî, yên di hundurê metal de, ku wan qels dike. Cordero di kompakta W-7Cr-9Fe de, ku ji hêla mîkrografên elektronîkî ve hatî pejirandin, bi qasî 130 nanometreyan karîbû bigihîje strûktûra genimê ya ultrafine. "Bi karanîna vê rêça hilberandina tozê, em dikarin nimûneyên mezin bi dirêjahiya 2 santîmetreyan çêbikin, an jî em dikarin mezintir bibin, bi hêza danûstendina dînamîkî ya 4 GPa (gigapascals). Rastiya ku em dikarin van materyalan bi karanîna pêvajoyek berbelav çêkin belkî hê bêtir bandorker e," Cordero dibêje.

"Tiştê ku em wekî kom hewl didin bikin ev e ku em bi nanostrukturên hêja tiştên mezin çêbikin. Sedema ku em dixwazin wiya bikin ev e ji ber ku van materyalan xwedan taybetmendiyên pir balkêş in ku di gelek serlêdanan de potansiyel têne bikar anîn," Cordero zêde dike.

Di xwezayê de nayê dîtin

Cordero di kaxezek kovara Acta Materialia de hêza tozên aligirê metal ên bi mîkrostrukturên nanopîvan jî lêkolîn kir. Cordero, digel nivîskarê payebilind Schuh, hem simulasyonên hesabkerî û hem jî ceribandinên laboratûwarî bikar anîn da ku nîşan bide ku aligirên metalên wekî tungsten û kromê bi hêza destpêkê ya mîna hev homojen dibin û hilberek paşîn a bihêztir çêdikin, lê berhevokên metalên bi hêza destpêkê ya mezin li hev nakin. ji ber ku tungsten û zirkonyûm meyla hilberandina alimanek qelstir ku ji yek qonaxek zêdetir heye çêdibe.

"Pêvajoya rijandina topa bi enerjiya bilind yek mînakek malbatek mezin a pêvajoyên ku tê de hûn ji maddeyê guhezînin da ku mîkrosaziya wê berbi rewşek ne-hevsengiyek ecêb vebike. Bi rastî çarçoveyek baş ji bo pêşbînkirina mîkrostruktura ku derdikeve tune ye, ji ber vê yekê pir caran ev ceribandin û xeletî ye. Me hewil dida ku empirîzmê ji sêwirana alloyên ku dê çareseriyek zexm a metastable çêbike, ku yek mînakek qonaxek ne-hevseng e, derxînin," Cordero diyar dike.

"Hûn van qonaxên ne-hevsengiyê hildiberînin, tiştên ku hûn bi gelemperî li cîhana li dora xwe, di xwezayê de nabînin, van pêvajoyên deformasyonê yên bi rastî tund bikar tînin," ew dibêje. Pêvajoya rijandina topê ya bi enerjiya bilind bi rijandina dûbare ya tozên metal ve girêdayî ye ku di dema pêşbaziyê de hêmanên alloyingê tevdigerin, pêvajoyên vejenê yên germî-aktîfkirî dihêle ku alloy vegere rewşa xwe ya hevsengiyê, ku di pir rewşan de ev e ku qonax ji hev veqetîne. . "Ji ber vê yekê di navbera van her du pêvajoyan de ev pêşbazî heye," Cordero diyar dike. Gotara wî modelek hêsan pêşniyar kir ku kîmyayên di alloyeyek diyarkirî de pêşbînî bike ku dê çareseriyek zexm çêbike û ew bi ceribandinan piştrast kir. Cordero dibêje, "Tozên ku hatine rijandin hin ji wan metalên herî dijwar in ku mirovan dîtine," destnîşan kir ku ceribandinan destnîşan kir ku aleya tungsten-kromê xwedan serhişkiya nanoindentasyonê ya 21 GPa ye. Ev yek wan dike du qat serhişkiya nanoindentationê ya alloyeyên nanokrîstalî yên bingeh-hesin an jî tungstenê-gewrê.

Metalurgy nermbûn hewce dike

Di kompakteyên alema tûngsten-krom-hesinê de yên ku wî lêkolîn kir de, alijan hesin ji xişandina navgîna hûrkirina pola û fîşekê di dema şînkirina topê ya bi enerjiya bilind de hildigirin. "Lê derket holê ku ew di heman demê de dikare tiştek baş be, ji ber ku dixuye ku ew di germahiyên nizm de dendikbûnê bileztir dike, ku ev mêjera dema ku divê hûn li wan germahiyên bilind derbas bikin kêm dike ku dibe sedema guhertinên xirab di mîkrostrukturê de." Cordero diyar dike. "Tişta mezin maqûlbûn û naskirina derfetên di metalurjiyê de ye."

Cordero di sala 2010'an de ji MÎT'ê lîsansa fîzîkê qedand û salekê li Laboratoriya Neteweyî ya Lawrence Berkeley xebitî. Li wir, ew ji xebatkarên endezyariyê yên ku ji nifşek berê ya metallurgîstan fêr bûn ku ji bo Projeya Manhattanê di dema Şerê Cîhanê yê Duyemîn de plutonyûmê hildigirin, ziravên taybetî çêkirine. "Bi bihîstina tiştên ku ew li ser dixebitîn, ez pir bi heyecan bûm û li ser hilberîna metalan meraq kirim. Di heman demê de ew tenê pir kêf e, ”dibêje Cordero. Di bin-dîsîplînên din ên zanistiya materyalê de, ew dibêje, "Tu nabe ku di 1,000 C de firneyek veke û tiştek ku sor germ dibiriqe bibîne. Hûn nikarin tiştên germ bikin.” Ew hêvî dike ku doktoraya xwe di sala 2015 de biqedîne.

Her çend xebata wî ya heyî li ser sepanên strukturel be jî, celebê pêvajoyek tozê ku ew dike jî ji bo çêkirina materyalên magnetîkî tê bikar anîn. "Gelek agahdarî û zanîn dikarin li ser tiştên din werin sepandin," wî dibêje. "Her çend ev metalurjiya strukturel a kevneşopî ye jî, hûn dikarin vê metalurjiya dibistana kevn li materyalên dibistana nû bicîh bikin."