Ny firaka tungstène vaovao novolavolaina tao amin'ny vondrona Schuh ao amin'ny MIT dia mety hanolo ny uranium efa lany tamin'ny projectiles piercing fiadiana. Mpianatra nahazo diplaoma momba ny siansa sy ny injeniera amin'ny taona fahefatra Zachary C. Cordero dia miasa amin'ny akora misy poizina ambany, matanjaka, avo lenta mba hanoloana ny uranium efa lany tamin'ny fampiharana ara-tafika ara-drafitra. Ny uranium lany dia miteraka loza ara-pahasalamana ho an'ny miaramila sy sivily. “Izany no antony manosika hanolo azy,” hoy i Cordero.

Ny tungstène mahazatra dia mety ho holatra na mibontsina amin'ny fiantraikany, ny fampisehoana ratsy indrindra. Noho izany, ny fanamby dia ny mamorona firaka izay afaka mifanandrify amin'ny zava-bitan'ny uranium efa lany, izay manjary marani-tena rehefa manety ny fitaovana ary mitazona orona maranitra eo amin'ny seha-pifandraisan'ny mpanera. "Ny tungstène dia tena matanjaka sy mafy. Ampidirinay singa mifangaro hafa hanaovana azy mba hahafahantsika manambatra azy amin'ity zavatra marobe ity, ”hoy i Cordero.

Ny firaka tungstène misy chromium sy vy (W-7Cr-9Fe) dia matanjaka kokoa noho ny firaka tungstène ara-barotra, notaterin'i Cordero tao amin'ny taratasy iray miaraka amin'ny mpanoratra zokiolona sy ny lehiben'ny Departemantan'ny Siansa sy ny Injeniera Christopher A. Schuh sy ireo mpiara-miasa ao amin'ny gazety Metallurgical and Materials. Transactions A. Ny fanatsarana dia vita tamin'ny alalan'ny fametahana vovoka metaly amin'ny milina fanontam-pirinty mafana, miaraka amin'ny vokatra tsara indrindra, refesina amin'ny firafitry ny voa madinika sy hamafin'ny avo indrindra, tratra tamin'ny fotoana fanodinana 1 minitra amin'ny 1,200 degre Celsius. Ny fotoana fanodinana lava kokoa sy ny mari-pana ambony kokoa dia nitarika ho amin'ny voamadinika kokoa sy malemy kokoa ny asa mekanika. Ny mpiara-manoratra dia nahitana mpianatra nahazo diplaoma momba ny siansa momba ny siansa MIT Mansoo Park, ny mpiara-miasa amin'ny postdoctoral Oak Ridge Emily L. Huskins, ny profesora mpiara-miasa amin'ny fanjakana Boise Megan Frary ary ny mpianatra nahazo diplaoma Steven Lives, ary ny injeniera mekanika ao amin'ny Army Research Laboratory ary mpitarika ny ekipa Brian E. Schuster. Nisy ihany koa ny fitsapana ballistic subscale amin'ny firaka tungstène-chromium-vy.

"Raha afaka manao na nanostructured na amorphous tungstène (alloy), dia tokony ho tena ballistic fitaovana," hoy Cordero. Cordero, teratany Bridgewater, NJ, dia nahazo Fikambanan'ny National Defense Science and Engineering (NDSEG) tamin'ny 2012 tamin'ny alàlan'ny Biraon'ny Air Force momba ny fikarohana siantifika. Ny fikarohana nataony dia novatsian'ny US Defense Threat Reduction Agency.

Firafitry ny voamaina ultrafine

"Ny fomba fanamboarako ny fitaovako dia amin'ny fanodinana vovoka izay anaovanay vovoka nanocrystalline aloha ary avy eo manambatra azy ho zavatra betsaka. Saingy ny fanamby dia ny fanamafisana ny fampitana ny fitaovana amin'ny hafanana avo kokoa, ”hoy i Cordero. Ny famafazana ny alloy amin'ny hafanana avo dia mety hahatonga ny voa, na ny faritra kristaly tsirairay, ao anatin'ny metaly hihalehibe, izay mampalemy azy ireo. Cordero dia afaka nahatratra ny firafitry ny voamaina ultrafine manodidina ny 130 nanometers tao amin'ny W-7Cr-9Fe compact, nohamafisin'ny micrographs elektronika. "Amin'ny fampiasana ity lalana fanodinana vovoka ity, dia afaka manao santionany lehibe hatramin'ny 2 santimetatra amin'ny savaivony, na afaka mandroso lehibe kokoa, miaraka amin'ny tanjaky ny compressive mavitrika amin'ny 4 GPa (gigapascals). Ny hoe afaka manamboatra ireo fitaovana ireo amin'ny alàlan'ny fizotry ny scalable isika dia mety ho mahavariana kokoa, ”hoy i Cordero.

“Ny ezahina atao amin'ny maha-vondrona antsika dia ny manao zavatra betsaka amin'ny nanostructures tsara. Ny antony itiavanay an'izany dia satria ireo fitaovana ireo dia manana toetra tena mahaliana izay azo ampiasaina amin'ny fampiharana maro, "hoy i Cordero.

Tsy hita amin'ny natiora

Cordero koa dia nandinika ny tanjaky ny vovoka firaka vy miaraka amin'ny microstructure nanoscale ao amin'ny taratasy diary Acta Materialia. Cordero, miaraka amin'ny mpanoratra zokiolona Schuh, dia nampiasa ny simulation computational sy ny andrana laboratoara mba hampisehoana fa ny metaly metaly toy ny tungstène sy chromium manana tanjaky ny voalohany mitovy amin'izany dia nirona hanao homogenize sy hamokatra vokatra farany matanjaka kokoa, fa ny fitambaran'ny metaly manana tanjaka voalohany tsy mifanentana toy izany. satria ny tungstène sy ny zirconium dia nirona hamokatra firaka malemy kokoa izay misy dingana mihoatra ny iray.

"Ny dingan'ny fikosoham-baolina mahery vaika dia ohatra iray amin'ny fianakaviana lehibe kokoa amin'ny dingana izay anaovanao endrika ny heck avy amin'ny akora mba handroahana ny microstructure azy ho any amin'ny toetry ny tsy fitoviana hafahafa. Tsy misy rafitra tsara haminavina ny microstructure izay mivoaka, ka matetika dia fitsapana sy fahadisoana izany. Niezaka ny hanaisotra ny empiricisme izahay amin'ny famolavolana alloy izay hamorona vahaolana matanjaka metastable, izay ohatra iray amin'ny dingana tsy misy equilibrium, "hoy i Cordero.

"Mamokatra ireo dingana tsy mifandanja ireo ianao, zavatra tsy ho hitanao matetika amin'ny tontolo manodidina anao, eo amin'ny natiora, amin'ny fampiasana ireo fizotry ny fiovan'ny endrika faran'izay mafy ireo," hoy izy. Ny dingan'ny fikosoham-baolina mahery vaika dia misy fanetezana miverimberina amin'ny vovoka metaly miaraka amin'ny fanetezana manetsika ireo singa mampifangaro rehefa mifaninana, ny fizotran'ny famerenana amin'ny hafanana mafana dia mamela ny firaka hiverina amin'ny toetry ny equilibrium, izay matetika dia misaraka amin'ny dingana. . "Noho izany dia misy ny fifaninanana eo amin'ireo dingana roa ireo," hoy ny fanazavan'i Cordero. Ny taratasiny dia nanolotra modely tsotra haminavina ny simika amin'ny firaka nomena izay hamorona vahaolana matanjaka ary hanamarina izany amin'ny andrana. "Ny vovobony voatoto dia ny sasany amin'ireo metaly mafy indrindra hitan'ny olona," hoy i Cordero, nanamarika fa ny fitsapana dia mampiseho fa ny firaka tungstène-chromium dia manana hamafin'ny nanoindentation amin'ny 21 GPa. Izany dia mahatonga azy ireo ho avo roa heny amin'ny hamafin'ny nanoindentation amin'ny firaka vita amin'ny vy nanocrystalline na tungstène voamadinika.

Ny metallurgy dia mila flexibility

Ao amin'ny vy vita amin'ny tungstène-chromium-vy firaka faran'izay tsara nianarany, dia naka ny vy avy amin'ny fikosehan'ny haino aman-jery fitotoana vy sy ny vial ny firaka nandritra ny fikosoham-baolina mahery vaika. "Saingy hita fa mety ho karazana zavatra tsara ihany koa izany, satria toa manafaingana ny fanamafisam-peo amin'ny hafanana ambany, izay mampihena ny fotoana laninao amin'ireo mari-pana ambony izay mety hitarika fiovana ratsy amin'ny microstructure," Manazava i Cordero. "Ny zava-dehibe dia ny maha-flexible sy ny fanekena ny fahafahana amin'ny metallurgy."

Ny pellet vy vita amin'ny metaly mipetaka dia mipetraka eo akaikin'ny vovoka vy tungstène-chromium voatoto ao anaty sambo ampiasaina amin'ny fandanjana ny metaly. Ny baolina vy dia ampiasaina hanesorana ny metaly amin'ny milina baolina matanjaka. Credit: Denis Paiste/Materials Processing Center
Cordero dia nahazo diplaoma tamin'ny MIT tamin'ny 2010 niaraka tamin'ny mari-pahaizana fizika ary niasa nandritra ny herintaona tao amin'ny Lawrence Berkeley National Lab. Tao izy dia nahazo aingam-panahy avy amin'ny mpiasan'ny injeniera izay nianatra tamin'ny metallurgista taranaka teo aloha izay nanamboatra crucibles manokana mba hitazonana plutonium ho an'ny Tetikasa Manhattan nandritra ny Ady Lehibe Faharoa. “Nampientanentana ahy sy nazoto tamin'ny fanodinana metaly aho, rehefa nandre ny karazana zavatra niasany. Mahafinaritra ihany koa izany, ”hoy i Cordero. Ao amin'ny sehatry ny siansa momba ny fitaovana hafa, dia hoy izy: "Tsy afaka manokatra lafaoro amin'ny 1000 C ianao, ary mahita zavatra mamirapiratra mena mafana. Tsy mahazo manao fanamainana zavatra ianao.” Manantena ny hamita ny PhD amin'ny 2015 izy.

Na dia mifantoka amin'ny fampiharana ara-drafitra aza ny asany amin'izao fotoana izao, ny karazana fanodinana vovoka ataony dia ampiasaina amin'ny fanaovana fitaovana magnetika. "Betsaka ny fampahalalana sy fahalalana azo ampiharina amin'ny zavatra hafa," hoy izy. "Na dia metallurgy ara-drafitra nentim-paharazana aza ity, dia azonao atao ny mampihatra ity metallurgy tranainy ity amin'ny fitaovan'ny sekoly vaovao."