Alloys tungsten cusub oo lagu soo saaray kooxda Schuh ee MIT waxay suurtogal u tahay inay bedesho uranium-ka dhammaatay ee madxafyada hubka-mudanaya. Qalinjabinta qalabka sayniska ee sannadka afraad iyo injineernimada Zachary C. Cordero wuxuu ka shaqeynayaa sun-hooseeya, xoog-sare, cufnaan sare si loogu beddelo uranium-ka dhammaatay ee codsiyada militariga qaabdhismeedka. Yuraaniyaamta xaalufisay waxay khatar caafimaad ku keeni kartaa askarta iyo dadka rayidka ah. "Taasi waa dhiirigelinta isku dayga in lagu beddelo," Cordero ayaa yidhi.

Tungsten-ka caadiga ah wuxuu noqon lahaa likaha ama si cad u saameynaya, waxqabadka ugu xun ee suurtogalka ah. Markaa caqabadu waa in la sameeyo daawaha la jaan qaadi kara waxqabadka uranium-ka dhammaaday, kaas oo noqda mid is-afeynaya marka uu ka xiirto walxaha oo uu sanka fiiqan ku hayo bar-tilmaameedka dhex-dhexaadiyaha. "Tungsten lafteedu aad bay u xoog badan tahay oo adag tahay. Waxaan ku dhejineynaa walxo kale oo isku-dhafan si aan uga dhigno si aan isugu geyno shaygan weyn, ayuu yiri Cordero.

Daawaha tungsten oo leh chromium iyo bir (W-7Cr-9Fe) ayaa si weyn uga xoog badan alwaaxyada tungsten-ka ganacsiga, Cordero ayaa ku sheegay warqad uu la socdo qoraa sare iyo madaxa Waaxda Qalabka Sayniska iyo Injineerinka Christopher A. Schuh iyo asxaabtiisa joornaalka Metallurgical and Materials Wax kala iibsiga A. Horumarka ayaa lagu gaadhay iyada oo la isku xidhayo budo bir ah oo ku jira saxaarad kulul oo gacan ka geysata garoonka, iyada oo natiijada ugu fiican, lagu qiyaasay qaab dhismeedka hadhuudhka wanaagsan iyo adkaanta ugu sarraysa, oo lagu gaadhay wakhtiga habaynta ee 1 daqiiqo 1,200 darajo Celsius. Waqtiyada habaynta oo dheer iyo heerkul sare ayaa horseeday miraha qallafsan iyo waxqabadka farsamada oo daciifa. Qorayaasha la wadaaga waxaa ka mid ah injineernimada MIT iyo ardayga ka qalin jabiyay sayniska Mansoo Park, Oak Ridge postdoctoral saaxiibka Emily L. Huskins, Boise Associate Professor Megan Frary iyo arday ka qalin jabisay Steven Livers, iyo injineerka shaybaadhka cilmi baarista iyo hogaamiyaha kooxda Brian E. Schuster. Tijaabooyin ballistic-hoosaad ah oo ah daawaha tungsten-chromium-iron ayaa sidoo kale la sameeyay.

"Haddii aad samayn karto nanostructured ama amorphous tungsten tungsten ah (daawaha), runtii waa inay noqotaa wax ku habboon ballistic," Cordero ayaa yidhi. Cordero, oo u dhashay Bridgewater, NJ, ayaa helay Sayniska Difaaca Qaranka iyo Injineerinka (NDSEG) Fellowship ee 2012 iyada oo loo marayo Xafiiska Ciidanka Cirka ee Cilmi-baarista Sayniska. Cilmi baaristiisa waxaa maalgeliya Hay'adda dhimista Khatarta Difaaca Mareykanka.

Qaab dhismeedka hadhuudhka Ultrafine

"Sida aan u sameeyo alaabtayda waa habaynta budada halkaasoo marka hore aan samayno budada nanocrystalline ka dibna waxaan ku xoojineynaa shay weyn. Laakin caqabada jirta ayaa ah in isku duubnidu ay u baahan tahay in walxaha loo bandhigo heerkul sare, "ayuu yidhi Cordero. Kuleyliyaha alwaaxyada heerkul sare waxay keeni kartaa in miraha, ama xayndaabyada crystalline-ka, ee birta ku dhex jira si ay u weynaadaan, taas oo daciifisa. Cordero waxa uu awooday in uu gaadho qaab dhismeedka hadhuudhka ultrafine ee ilaa 130 nanometer ee isafgaradka W-7Cr-9Fe, oo ay xaqiijiyeen micrographs elektaroonig ah. "Isticmaalka jidkan budada ah, waxaan samayn karnaa muunado waaweyn ilaa 2 sentimitir dhexroorka, ama waan ka weynaan karnaa, oo leh awood firfircoon oo firfircoon oo ah 4 GPa (gigapascals). Xaqiiqda ah inaan ka samayn karno agabkan annagoo adeegsanayna hannaan la miisaami karo ayaa laga yaabaa inay aad uga sii yaab badan tahay,” Cordero ayaa yidhi.

"Waxa aan isku dayeyno inaan sameyno koox ahaan waa inaan sameyno waxyaabo badan oo leh nanostructures wanaagsan. Sababta aan taas u rabno waa sababta oo ah agabyadani waxay leeyihiin sifooyin aad u xiiso badan kuwaas oo suurtagal u ah in loo isticmaalo codsiyo badan,” ayuu raaciyay Cordero.

Aan laga helin dabeecadda

Cordero waxa kale oo uu baadhay xoogga budo daawaha birta ah oo leh nanoscale microstructures oo ku jira warqad joornaal Acta Materialia. Cordero, oo leh qoraaga sare ee Schuh, wuxuu adeegsaday jilitaanka xisaabinta iyo tijaabooyinka shaybaarka si ay u muujiyaan in biraha biraha ah sida tungsten iyo chromium ee leh awoodaha bilowga ah ee la midka ah ay u janjeeraan inay isku mid noqdaan oo ay soo saaraan badeecad dhamaadka ah oo xooggan, halka isku-darka biraha leh awood weyn oo bilawga ah aysan iswafaqin sida sida tungsten iyo zirconium u janjeeraan inay soo saaraan daawaha daciifka ah oo leh wax ka badan hal waji.

"Habka wax-shiididda kubbadda tamarta-sare waa hal tusaale oo ka mid ah qoys ballaaran oo geeddi-socod ah kaas oo aad wax ka beddesho wax-soo-saarka si aad u geliso qaab-dhismeedkeeda yar-yar oo u gudubta xaalad aan caadi ahayn oo aan dheellitirnayn. Ma jiro qaab-dhismeed wanaagsan oo run ahaantii lagu saadaaliyo qaab-dhismeedka yar-yar ee soo baxaya, markaa marar badan tani waa tijaabo iyo qalad. Waxaan isku daynay inaan ka saarno awood-siinta naqshadeynta alwaaxyada samayn doona xal adag oo la taaban karo, taas oo ah hal tusaale oo ah marxalad aan dheellitirnayn," Cordero ayaa sharraxaysa.

"Waxaad soo saartaa wejiyadan aan dheeli tirnayn, waxyaabo aadan sida caadiga ah ku arki doonin adduunka kugu xeeran, dabeecad ahaan, adigoo isticmaalaya hababka qallafsan ee runtii aad u daran," ayuu yidhi. Habka shiididda kubbadda tamarta-sare waxay ku lug leedahay xiirid soo noqnoqda ee budada birta ah iyada oo xiirid wadista walxaha alloying si ay u dhexgalaan inta lagu jiro tartanka, hababka soo kabashada kuleylka firfircoon ayaa u oggolaanaya daawaynta in ay ku soo noqoto xaaladdeeda dheellitiran, taas oo marar badan ay tahay in la kala saaro. . "Marka waxaa jira tartankan u dhexeeya labadan habraac," Cordero ayaa sharraxay. Waraaqdiisu waxay soo jeedisay qaab fudud oo lagu saadaaliyo kimistaha ee daawaha la bixiyay kaas oo samayn doona xal adag oo lagu ansixiyay tijaabooyin. "Budada sida-shiidka ah ayaa ah qaar ka mid ah biraha ugu adag ee dadku arkeen," Cordero ayaa leh, isagoo xusay tijaabooyinka waxay muujiyeen tungsten-chromium alloy waxay leedahay nanoindentation adag oo ah 21 GPa. Taasi waxay ka dhigaysaa inay labanlaabanto adkaanta nanoindentation ee daawaha birta ku salaysan ee nanocrystalline ama tungsten-miro-dhuuban.

Metallurgy waxay u baahan tahay dabacsanaan

Qalabka ultrafine tungsten-chromium-iron alloy compacts ee uu wax ku bartay, alloysku waxay birta ka soo qaadeen naaxinta birta wax lagu shiidi jiray iyo fiilooyin inta lagu guda jiro shiididda kubbadda tamarta sareeysa. "Laakiin waxay soo baxday in ay sidoo kale noqon karto nooc ka mid ah shay wanaagsan, sababtoo ah waxay u egtahay in ay dedejiso cufnaanta heerkulka hooseeya, taas oo yaraynaysa wakhtiga aad ku qaadanayso heerkulka sare ee u horseedi kara isbeddello xun oo ku yimaada qaab-dhismeedka yaryar," Cordero ayaa sharaxaya. "Waxa ugu weyn waa dabacsanaan iyo aqoonsiga fursadaha birta."

Cordero wuxuu ka qalin jabiyay MIT sanadkii 2010 isagoo shahaadada koowaad ee cilmiga fiisigiska ka qaatay wuxuuna ka shaqeeyay hal sano Lawrence Berkeley National Lab. Halkaa, waxa uu dhiirigeliyay shaqaalihii injineernimada oo wax ka bartay jiilkii hore ee birta-yaqaannada kuwaas oo sameeyay curisyo gaar ah si ay ugu qabtaan plutonium ee Mashruuca Manhattan intii lagu jiray dagaalkii labaad ee aduunka. "Markii aan maqlay nooca walxaha ay ku shaqaynayaan, aad baan ugu farxay oo aad u xiiseeyay farsamaynta biraha. Sidoo kale waa wax aad u xiiso badan,” Cordero ayaa yidhi. Qaybaha kale ee cilmiga sayniska, waxa uu yidhi, “Ma heli doontid inaad foorno ku furto 1,000 C, oo aad aragto wax guduudan oo kulul. Ma heli doontid inaad ku daaweyso kulaylka. Waxa uu rajaynayaa in uu dhammeeyo shahaadada PhD-da sanadka 2015.

In kasta oo shaqadiisa hadda ay diiradda saarayso codsiyada qaabdhismeedka, nooca habaynta budada ee uu samaynayo ayaa sidoo kale loo isticmaalaa in lagu sameeyo agab birlab ah. "Macluumaad badan iyo aqoon ayaa lagu dabaqi karaa waxyaabo kale," ayuu yidhi. "Inkasta oo kani yahay biraha qaab-dhismeedka dhaqameed, waxaad isticmaali kartaa macdan-iskuulkii hore agabka dugsiga cusub."