ໂລຫະປະສົມ tungsten ໃໝ່ ທີ່ຖືກພັດທະນາຢູ່ໃນກຸ່ມ Schuh ຢູ່ MIT ສາມາດທົດແທນທາດຢູເຣນຽມທີ່ເຫຼືອຢູ່ໃນລູກປືນເຈາະເກາະ. ນັກສຶກສາປະລິນຍາຕີວິທະຍາສາດວັດສະດຸແລະວິສະວະກໍາປີທີ 4 Zachary C. Cordero ກໍາລັງເຮັດວຽກກ່ຽວກັບວັດສະດຸທີ່ເປັນພິດຕ່ໍາ, ຄວາມເຂັ້ມແຂງສູງ, ຄວາມຫນາແຫນ້ນສູງສໍາລັບການທົດແທນທາດຢູເຣນຽມທີ່ເຫຼືອຢູ່ໃນການນໍາໃຊ້ທາງທະຫານໂຄງສ້າງ. ທາດ​ຢູ​ເຣນຽມ​ທີ່​ໝົດ​ໄປ ​ເປັນ​ອັນຕະລາຍ​ຕໍ່​ສຸຂະພາບ​ຂອງ​ທະຫານ ​ແລະ​ພົນລະ​ເຮືອນ. "ນັ້ນແມ່ນແຮງຈູງໃຈທີ່ພະຍາຍາມທົດແທນມັນ," Cordero ເວົ້າ.

tungsten ປົກກະຕິຈະເຫັດຫຼື blunt ຜົນກະທົບຕໍ່, ປະສິດທິພາບທີ່ຮ້າຍແຮງທີ່ສຸດທີ່ເປັນໄປໄດ້. ດັ່ງນັ້ນ, ສິ່ງທ້າທາຍແມ່ນການພັດທະນາໂລຫະປະສົມທີ່ສາມາດກົງກັບການປະຕິບັດຂອງທາດຢູເຣນຽມທີ່ເຫຼືອ, ເຊິ່ງກາຍເປັນຄວາມຄົມຊັດໃນຕົວຂອງມັນເອງຍ້ອນວ່າມັນຕັດວັດສະດຸແລະຮັກສາດັງແຫຼມຢູ່ໃນການໂຕ້ຕອບຂອງ penetrator-target. “ Tungsten ດ້ວຍຕົວມັນເອງແມ່ນແຂງແຮງແລະແຂງເປັນພິເສດ. ພວກເຮົາໃສ່ໃນອົງປະກອບໂລຫະປະສົມອື່ນໆເພື່ອເຮັດໃຫ້ມັນດັ່ງນັ້ນພວກເຮົາສາມາດລວບລວມມັນເຂົ້າໄປໃນວັດຖຸຈໍານວນຫຼາຍນີ້, "Cordero ເວົ້າ.

ໂລຫະປະສົມ tungsten ທີ່ມີ chromium ແລະທາດເຫຼັກ (W-7Cr-9Fe) ມີຄວາມເຂັ້ມແຂງຫຼາຍກ່ວາໂລຫະປະສົມ tungsten ການຄ້າຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, Cordero ລາຍງານໃນເອກະສານກັບຜູ້ຂຽນອາວຸໂສແລະຫົວຫນ້າພະແນກວິທະຍາສາດແລະວິສະວະກໍາວັດສະດຸ Christopher A. Schuh ແລະເພື່ອນຮ່ວມງານໃນວາລະສານ Metallurgical ແລະວັດສະດຸ. ທຸລະກໍາ A. ການປັບປຸງແມ່ນບັນລຸໄດ້ໂດຍການບີບອັດຝຸ່ນໂລຫະໃນເຄື່ອງກົດຮ້ອນ sintering ການຊ່ວຍເຫຼືອພາກສະຫນາມ, ຜົນໄດ້ຮັບທີ່ດີທີ່ສຸດ, ການວັດແທກໂດຍໂຄງສ້າງເມັດພືດອັນດີງາມແລະຄວາມແຂງສູງສຸດ, ບັນລຸໄດ້ໃນເວລາປຸງແຕ່ງ 1 ນາທີຢູ່ທີ່ 1,200 ອົງສາເຊນຊຽດ. ເວລາປຸງແຕ່ງດົນກວ່າ ແລະອຸນຫະພູມທີ່ສູງຂຶ້ນເຮັດໃຫ້ເມັດພືດຫຍາບຄາຍ ແລະປະສິດທິພາບກົນຈັກອ່ອນລົງ. ຜູ້ຂຽນຮ່ວມລວມມີນັກສຶກສາປະລິນຍາຕີວິສະວະກໍາ MIT ແລະວິທະຍາສາດວັດສະດຸ Mansoo Park, Oak Ridge ເພື່ອນ postdoctoral Emily L. Huskins, Boise State Associate Professor Megan Frary ແລະນັກສຶກສາຈົບປະລິນຍາຕີ Steven Livers, ແລະວິສະວະກອນກົນຈັກຫ້ອງທົດລອງຄົ້ນຄ້ວາກອງທັບແລະຫົວຫນ້າທີມ Brian E. Schuster. ການທົດສອບ ballistic ຍ່ອຍຂອງໂລຫະປະສົມ tungsten-chromium-ທາດເຫຼັກໄດ້ຖືກປະຕິບັດເຊັ່ນດຽວກັນ.

Cordero ກ່າວວ່າ "ຖ້າທ່ານສາມາດສ້າງໂຄງສ້າງ nanostructured ຫຼື amorphous tungsten (ໂລຫະປະສົມ), ມັນຄວນຈະເປັນອຸປະກອນ ballistic ທີ່ເຫມາະສົມ," Cordero ເວົ້າ. Cordero, ຊາວເມືອງ Bridgewater, NJ, ໄດ້ຮັບທຶນການສຶກສາວິທະຍາສາດແລະວິສະວະກໍາແຫ່ງຊາດ (NDSEG) Fellowship ໃນປີ 2012 ຜ່ານຫ້ອງການຄົ້ນຄ້ວາວິທະຍາສາດຂອງກອງທັບອາກາດ. ການຄົ້ນຄວ້າຂອງລາວໄດ້ຮັບທຶນຈາກອົງການຫຼຸດຜ່ອນໄພຂົ່ມຂູ່ດ້ານການປ້ອງກັນຂອງສະຫະລັດ.

ໂຄງສ້າງເມັດພືດ Ultrafine

"ວິທີທີ່ຂ້ອຍເຮັດວັດສະດຸຂອງຂ້ອຍແມ່ນດ້ວຍການປຸງແຕ່ງຜົງບ່ອນທີ່ທໍາອິດພວກເຮົາເຮັດຜົງ nanocrystalline ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນພວກເຮົາລວບລວມມັນເຂົ້າໄປໃນວັດຖຸຈໍານວນຫລາຍ. ແຕ່ສິ່ງທ້າທາຍແມ່ນວ່າການລວມຕົວຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການເປີດເຜີຍວັດສະດຸໄປສູ່ອຸນຫະພູມທີ່ສູງຂຶ້ນ, "Cordero ເວົ້າ. ການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນຂອງໂລຫະປະສົມກັບອຸນຫະພູມສູງສາມາດເຮັດໃຫ້ເມັດພືດ, ຫຼືໂດເມນ crystalline ສ່ວນບຸກຄົນ, ພາຍໃນໂລຫະຂະຫຍາຍ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ພວກມັນອ່ອນເພຍ. Cordero ສາມາດບັນລຸໂຄງສ້າງເມັດພືດທີ່ລະອຽດອ່ອນປະມານ 130 nanometers ໃນ W-7Cr-9Fe ຫນາແຫນ້ນ, ຢືນຢັນໂດຍ micrographs ເອເລັກໂຕຣນິກ. "ການນໍາໃຊ້ເສັ້ນທາງການປຸງແຕ່ງຜົງນີ້, ພວກເຮົາສາມາດສ້າງຕົວຢ່າງຂະຫນາດໃຫຍ່ທີ່ມີເສັ້ນຜ່າກາງເຖິງ 2 ຊັງຕີແມັດ, ຫຼືພວກເຮົາສາມາດຂະຫຍາຍໃຫຍ່ຂື້ນ, ດ້ວຍກໍາລັງການບີບອັດແບບເຄື່ອນໄຫວຂອງ 4 GPa (gigapascals). ຄວາມຈິງທີ່ວ່າພວກເຮົາສາມາດເຮັດໃຫ້ວັດສະດຸເຫຼົ່ານີ້ໂດຍໃຊ້ຂະບວນການທີ່ສາມາດຂະຫຍາຍໄດ້ແມ່ນອາດຈະປະທັບໃຈຫຼາຍ, "Cordero ເວົ້າ.

“ສິ່ງທີ່ພວກເຮົາພະຍາຍາມເຮັດເປັນກຸ່ມແມ່ນເຮັດສິ່ງຫຼາຍຢ່າງດ້ວຍໂຄງສ້າງນາໂນອັນດີ. ເຫດຜົນທີ່ພວກເຮົາຕ້ອງການນັ້ນແມ່ນຍ້ອນວ່າວັດສະດຸເຫຼົ່ານີ້ມີຄຸນສົມບັດທີ່ຫນ້າສົນໃຈຫຼາຍທີ່ສາມາດນໍາໃຊ້ໄດ້ໃນຫຼາຍໆຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ, "Cordero ກ່າວຕື່ມ.

ບໍ່ພົບໃນທໍາມະຊາດ

Cordero ຍັງໄດ້ກວດເບິ່ງຄວາມເຂັ້ມແຂງຂອງຝຸ່ນໂລຫະປະສົມທີ່ມີໂຄງສ້າງຈຸລິນຊີ nanoscale ໃນເຈ້ຍວາລະສານ Acta Materialia. Cordero, ກັບຜູ້ຂຽນອາວຸໂສ Schuh, ໄດ້ໃຊ້ທັງການຈໍາລອງການຄິດໄລ່ແລະການທົດລອງໃນຫ້ອງທົດລອງເພື່ອສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າໂລຫະປະສົມຂອງໂລຫະເຊັ່ນ: tungsten ແລະ chromium ທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມແຂງເບື້ອງຕົ້ນທີ່ຄ້າຍຄືກັນມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະເປັນຄວາມສາມັກຄີແລະຜະລິດຜະລິດຕະພັນທີ່ແຂງແຮງກວ່າ, ໃນຂະນະທີ່ການປະສົມຂອງໂລຫະທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມແຂງເບື້ອງຕົ້ນບໍ່ກົງກັນ. ເນື່ອງຈາກ tungsten ແລະ zirconium ມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະຜະລິດໂລຫະປະສົມທີ່ອ່ອນແອທີ່ມີຫຼາຍກວ່າຫນຶ່ງໄລຍະໃນປະຈຸບັນ.

"ຂະບວນການຂອງໂຮງງານຜະລິດບານທີ່ມີພະລັງງານສູງແມ່ນຕົວຢ່າງຫນຶ່ງຂອງຂະບວນການຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງຄອບຄົວທີ່ທ່ານ deform ຂອງ heck ອອກຈາກວັດສະດຸເພື່ອຂັບ microstructure ຂອງຕົນເຂົ້າໄປໃນສະພາບທີ່ບໍ່ສົມດຸນທີ່ແປກປະຫຼາດ. ບໍ່ມີກອບທີ່ດີແທ້ໆສໍາລັບການຄາດເດົາໂຄງສ້າງຈຸລະພາກທີ່ອອກມາ, ດັ່ງນັ້ນຫຼາຍໆຄັ້ງນີ້ແມ່ນການທົດລອງແລະຄວາມຜິດພາດ. ພວກເຮົາໄດ້ພະຍາຍາມເອົາ empiricism ອອກຈາກການອອກແບບໂລຫະປະສົມທີ່ຈະເປັນການແກ້ໄຂແຂງ metastable, ເຊິ່ງເປັນຕົວຢ່າງຫນຶ່ງຂອງໄລຍະທີ່ບໍ່ສົມດຸນ, "Cordero ອະທິບາຍ.

ທ່ານກ່າວວ່າ "ທ່ານຜະລິດໄລຍະທີ່ບໍ່ສົມດຸນເຫຼົ່ານີ້, ສິ່ງທີ່ທ່ານມັກຈະບໍ່ເຫັນຢູ່ໃນໂລກອ້ອມຮອບທ່ານ, ໃນທໍາມະຊາດ, ໂດຍນໍາໃຊ້ຂະບວນການຜິດປົກກະຕິທີ່ສຸດເຫຼົ່ານີ້," ລາວເວົ້າ. ຂະບວນການຂອງໂຮງງານຜະລິດລູກບານທີ່ມີພະລັງງານສູງປະກອບດ້ວຍການຫລໍ່ລື່ນຂອງຝຸ່ນໂລຫະທີ່ມີການຕັດເລື້ອຍ, ຂັບໄລ່ອົງປະກອບຂອງໂລຫະປະສົມໃນການປະສົມໃນຂະນະທີ່ການແຂ່ງຂັນ, ຂະບວນການຟື້ນຟູທີ່ມີຄວາມຮ້ອນເຮັດໃຫ້ໂລຫະປະສົມກັບຄືນສູ່ສະພາບສົມດຸນຂອງມັນ, ເຊິ່ງໃນຫຼາຍໆກໍລະນີແມ່ນການແບ່ງແຍກ. . "ດັ່ງນັ້ນມີການແຂ່ງຂັນລະຫວ່າງສອງຂະບວນການນີ້," Cordero ອະທິບາຍ. ເອກະສານຂອງລາວໄດ້ສະເຫນີຮູບແບບງ່າຍໆເພື່ອຄາດຄະເນເຄມີສາດໃນໂລຫະປະສົມທີ່ໃຫ້ມາເຊິ່ງຈະເປັນການແກ້ໄຂແຂງແລະກວດສອບມັນດ້ວຍການທົດລອງ. Cordero ກ່າວວ່າ, "ຜົງດິບແມ່ນບາງໂລຫະທີ່ແຂງທີ່ສຸດທີ່ຄົນເຄີຍເຫັນ," Cordero ເວົ້າວ່າ, ການທົດສອບສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າໂລຫະປະສົມ tungsten-chromium ມີຄວາມແຂງຂອງ nanoindentation ຂອງ 21 GPa. ທີ່ເຮັດໃຫ້ພວກມັນມີຄວາມແຂງຕົວຂອງ nanoindentation ສອງເທົ່າຂອງໂລຫະປະສົມທີ່ອີງໃສ່ທາດເຫຼັກ nanocrystalline ຫຼື tungsten ຫຍາບ.

ໂລຫະຕ້ອງການຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ

ລາວໄດ້ສຶກສາກ່ຽວກັບໂລຫະປະສົມ tungsten-chromium-iron ເມັດພືດທີ່ລະອຽດອ່ອນ, ໂລຫະປະສົມໄດ້ເອົາທາດເຫຼັກຈາກການຂັດຂີ້ເຫຍື້ອຂອງແຜ່ນເຫຼັກແລະ vial ໃນລະຫວ່າງການ milling ບານທີ່ມີພະລັງງານສູງ. "ແຕ່ວ່າມັນອາດຈະເປັນສິ່ງທີ່ດີ, ເພາະວ່າມັນເບິ່ງຄືວ່າມັນເລັ່ງຄວາມຫນາແຫນ້ນໃນອຸນຫະພູມຕ່ໍາ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ເວລາທີ່ທ່ານຕ້ອງໃຊ້ເວລາຢູ່ໃນອຸນຫະພູມສູງທີ່ອາດຈະນໍາໄປສູ່ການປ່ຽນແປງທີ່ບໍ່ດີຕໍ່ໂຄງສ້າງຈຸນລະພາກ," Cordero ອະທິບາຍ. "ເລື່ອງໃຫຍ່ແມ່ນມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນແລະຮັບຮູ້ໂອກາດໃນໂລຫະ."

Cordero ຈົບການສຶກສາຈາກ MIT ໃນປີ 2010 ດ້ວຍປະລິນຍາຕີດ້ານຟີຊິກ ແລະເຮັດວຽກຢູ່ Lawrence Berkeley National Lab. ຢູ່ທີ່ນັ້ນ, ລາວໄດ້ຮັບການດົນໃຈຈາກພະນັກງານວິສະວະກໍາທີ່ໄດ້ຮຽນຮູ້ຈາກນັກໂລຫະລຸ້ນກ່ອນໆທີ່ເຮັດ crucibles ພິເສດເພື່ອຖື plutonium ສໍາລັບໂຄງການ Manhattan ໃນລະຫວ່າງສົງຄາມໂລກຄັ້ງທີສອງ. “ການ​ໄດ້​ຍິນ​ສິ່ງ​ຂອງ​ທີ່​ເຂົາ​ເຈົ້າ​ກຳ​ລັງ​ເຮັດ​ເຮັດ​ໃຫ້​ຂ້າ​ພະ​ເຈົ້າ​ຕື່ນ​ເຕັ້ນ​ແລະ​ກະ​ຕື​ລື​ລົ້ນ​ໃນ​ການ​ປຸງ​ແຕ່ງ​ໂລ​ຫະ. ມັນຍັງມີຄວາມມ່ວນຫຼາຍ,” Cordero ເວົ້າ. ໃນສາຂາວິຊາວິທະຍາສາດວັດສະດຸອື່ນໆ, ລາວເວົ້າວ່າ, “ເຈົ້າບໍ່ໄດ້ເປີດເຕົາໄຟທີ່ອຸນຫະພູມ 1,000 ອົງສາ C, ແລະເຫັນສິ່ງທີ່ເປັນສີແດງຮ້ອນ. ເຈົ້າບໍ່ເຂົ້າກັບເຄື່ອງເຮັດຄວາມຮ້ອນ.” ລາວຄາດວ່າຈະຈົບປະລິນຍາເອກໃນປີ 2015.

ເຖິງແມ່ນວ່າວຽກງານໃນປະຈຸບັນຂອງລາວແມ່ນສຸມໃສ່ການນໍາໃຊ້ໂຄງສ້າງ, ປະເພດຂອງການປຸງແຕ່ງຜົງທີ່ລາວເຮັດແມ່ນຍັງໃຊ້ເພື່ອສ້າງວັດສະດຸແມ່ເຫຼັກ. ທ່ານກ່າວວ່າ "ຂໍ້ມູນແລະຄວາມຮູ້ຫຼາຍຢ່າງສາມາດ ນຳ ໃຊ້ກັບສິ່ງອື່ນໆ," ລາວເວົ້າ. "ເຖິງແມ່ນວ່ານີ້ແມ່ນໂລຫະໂຄງສ້າງແບບດັ້ງເດີມ, ທ່ານສາມາດນໍາໃຊ້ໂລຫະໃນໂຮງຮຽນເກົ່ານີ້ກັບວັດສະດຸໃຫມ່ຂອງໂຮງຮຽນ."