MIT இல் Schuh குழுவில் உருவாக்கப்பட்ட புதிய டங்ஸ்டன் உலோகக்கலவைகள், கவச-துளையிடும் எறிகணைகளில் குறைக்கப்பட்ட யுரேனியத்தை மாற்றும். நான்காம் ஆண்டு மெட்டீரியல் சயின்ஸ் மற்றும் இன்ஜினியரிங் பட்டதாரி மாணவர் Zachary C. Cordero குறைந்த நச்சுத்தன்மை, அதிக வலிமை, அதிக அடர்த்தி கொண்ட பொருள்களை கட்டமைப்பு இராணுவ பயன்பாடுகளில் குறைக்கப்பட்ட யுரேனியத்தை மாற்றுவதற்காக வேலை செய்கிறார். குறைக்கப்பட்ட யுரேனியம் வீரர்கள் மற்றும் பொதுமக்களுக்கு ஒரு சாத்தியமான சுகாதார ஆபத்தை ஏற்படுத்துகிறது. "அதை மாற்ற முயற்சிப்பதற்கான உந்துதல்" என்று கோர்டெரோ கூறுகிறார்.

சாதாரண டங்ஸ்டன் காளான் அல்லது தாக்கத்தில் மழுங்கிவிடும், இது மிக மோசமான செயல்திறன். எனவே, குறைக்கப்பட்ட யுரேனியத்தின் செயல்திறனுடன் பொருந்தக்கூடிய ஒரு கலவையை உருவாக்குவதே சவாலாக உள்ளது, இது பொருள்களை வெட்டும்போது சுய-கூர்மையாக்குகிறது மற்றும் ஊடுருவல்-இலக்கு இடைமுகத்தில் கூர்மையான மூக்கை பராமரிக்கிறது. "டங்ஸ்டன் விதிவிலக்காக வலிமையானது மற்றும் கடினமானது. அதை உருவாக்க மற்ற கலப்பு கூறுகளை நாங்கள் வைக்கிறோம், இதனால் அதை இந்த மொத்த பொருளாக ஒருங்கிணைக்க முடியும்" என்று கோர்டெரோ கூறுகிறார்.

குரோமியம் மற்றும் இரும்புடன் கூடிய டங்ஸ்டன் அலாய் (W-7Cr-9Fe) வணிக டங்ஸ்டன் உலோகக்கலவைகளை விட கணிசமாக வலிமையானது என்று கார்டெரோ மூத்த எழுத்தாளரும் மெட்டீரியல்ஸ் அறிவியல் மற்றும் பொறியியல் துறையின் தலைவருமான கிறிஸ்டோபர் ஏ. ஷூ மற்றும் உலோகவியல் மற்றும் பொருட்கள் இதழில் உள்ள சக ஊழியர்களுடன் ஒரு கட்டுரையில் தெரிவித்தார். பரிவர்த்தனைகள் A. உலோகப் பொடிகளைக் கச்சிதமாக்குவதன் மூலம் முன்னேற்றம் அடையப்பட்டது கள-உதவி சின்டரிங் ஹாட் பிரஸ், சிறந்த முடிவுடன், சிறந்த தானிய அமைப்பு மற்றும் அதிக கடினத்தன்மை மூலம் அளவிடப்படுகிறது, 1 நிமிடம் செயலாக்க நேரத்தில் 1,200 டிகிரி செல்சியஸில் அடையப்பட்டது. நீண்ட செயலாக்க நேரம் மற்றும் அதிக வெப்பநிலை கரடுமுரடான தானியங்கள் மற்றும் பலவீனமான இயந்திர செயல்திறன் ஆகியவற்றிற்கு வழிவகுத்தது. இணை ஆசிரியர்களில் எம்ஐடி இன்ஜினியரிங் மற்றும் மெட்டீரியல் சயின்ஸ் பட்டதாரி மாணவர் மன்சூ பார்க், ஓக் ரிட்ஜ் போஸ்ட்டாக்டோரல் சக எமிலி எல். ஹஸ்கின்ஸ், போயஸ் ஸ்டேட் அசோசியேட் பேராசிரியர் மேகன் ஃப்ரேரி மற்றும் பட்டதாரி மாணவர் ஸ்டீவன் லிவர்ஸ் மற்றும் ராணுவ ஆராய்ச்சி ஆய்வக இயந்திர பொறியாளர் மற்றும் குழு தலைவர் பிரையன் ஈ. டங்ஸ்டன்-குரோமியம்-இரும்பு கலவையின் துணை அளவிலான பாலிஸ்டிக் சோதனைகளும் செய்யப்பட்டுள்ளன.

"நீங்கள் நானோ கட்டமைக்கப்பட்ட அல்லது உருவமற்ற மொத்த டங்ஸ்டனை (அலாய்) செய்ய முடிந்தால், அது உண்மையில் ஒரு சிறந்த பாலிஸ்டிக் பொருளாக இருக்க வேண்டும்" என்று கோர்டெரோ கூறுகிறார். NJ பிரிட்ஜ்வாட்டரைப் பூர்வீகமாகக் கொண்ட கோர்டெரோ, 2012 இல் விமானப்படை அறிவியல் ஆராய்ச்சி அலுவலகம் மூலம் தேசிய பாதுகாப்பு அறிவியல் மற்றும் பொறியியல் (NDSEG) பெல்லோஷிப்பைப் பெற்றார். அவரது ஆராய்ச்சிக்கு அமெரிக்க பாதுகாப்பு அச்சுறுத்தல் குறைப்பு நிறுவனம் நிதியளிக்கிறது.

அல்ட்ராஃபைன் தானிய அமைப்பு

"எனது பொருட்களை நான் தயாரிக்கும் முறை தூள் செயலாக்கம் ஆகும், அங்கு முதலில் நானோ கிரிஸ்டலின் தூளை உருவாக்குகிறோம், பின்னர் அதை ஒரு மொத்த பொருளாக ஒருங்கிணைக்கிறோம். ஆனால் சவால் என்னவென்றால், ஒருங்கிணைப்புக்கு பொருளை அதிக வெப்பநிலைக்கு வெளிப்படுத்த வேண்டும், ”என்று கோர்டெரோ கூறுகிறார். உலோகக்கலவைகளை அதிக வெப்பநிலைக்கு சூடாக்குவது, உலோகத்திற்குள் இருக்கும் தானியங்கள் அல்லது தனித்தனி படிக களங்களை பெரிதாக்கலாம், இது அவற்றை பலவீனப்படுத்துகிறது. கார்டெரோ W-7Cr-9Fe காம்பாக்டில் சுமார் 130 நானோமீட்டர்களின் அல்ட்ராஃபைன் தானிய அமைப்பை அடைய முடிந்தது, இது எலக்ட்ரான் மைக்ரோகிராஃப்களால் உறுதிப்படுத்தப்பட்டது. "இந்த தூள் செயலாக்க வழியைப் பயன்படுத்தி, 2 சென்டிமீட்டர் விட்டம் வரை பெரிய மாதிரிகளை உருவாக்கலாம் அல்லது 4 GPa (ஜிகாபாஸ்கல்ஸ்) டைனமிக் அமுக்க வலிமையுடன் பெரியதாக செல்லலாம். அளவிடக்கூடிய செயல்முறையைப் பயன்படுத்தி இந்த பொருட்களை நாம் உருவாக்க முடியும் என்பது இன்னும் சுவாரஸ்யமாக இருக்கலாம்" என்று கோர்டெரோ கூறுகிறார்.

"ஒரு குழுவாக நாங்கள் செய்ய முயற்சிப்பது, சிறந்த நானோ கட்டமைப்புகளுடன் மொத்த பொருட்களை உருவாக்குவதுதான். நாங்கள் அதை விரும்புவதற்கான காரணம் என்னவென்றால், இந்த பொருட்கள் மிகவும் சுவாரஸ்யமான பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன, அவை பல பயன்பாடுகளில் சாத்தியமான பயன்பாட்டில் உள்ளன, ”என்று கோர்டெரோ கூறுகிறார்.

இயற்கையில் காணப்படவில்லை

கார்டெரோ ஒரு ஆக்டா மெட்டீரியா ஜர்னல் பேப்பரில் நானோ அளவிலான நுண் கட்டமைப்புகளுடன் உலோக அலாய் பொடிகளின் வலிமையையும் ஆய்வு செய்தார். கார்டெரோ, மூத்த எழுத்தாளரான Schuh உடன், கணக்கீட்டு உருவகப்படுத்துதல்கள் மற்றும் ஆய்வக சோதனைகள் இரண்டையும் பயன்படுத்தி, டங்ஸ்டன் மற்றும் குரோமியம் போன்ற உலோகங்களின் கலவைகள் ஒரே மாதிரியான ஆரம்ப பலத்துடன் ஒரு வலுவான இறுதி தயாரிப்பை உருவாக்க முனைகின்றன, அதேசமயம் பெரிய ஆரம்ப வலிமை கொண்ட உலோகங்களின் சேர்க்கைகள் பொருந்தவில்லை. டங்ஸ்டன் மற்றும் சிர்கோனியம் ஒன்றுக்கு மேற்பட்ட கட்டங்களைக் கொண்ட பலவீனமான கலவையை உருவாக்க முனைந்தன.

"உயர்-ஆற்றல் பந்து அரைக்கும் செயல்முறையானது ஒரு பெரிய குடும்ப செயல்முறைகளின் ஒரு எடுத்துக்காட்டு ஆகும், இதில் நீங்கள் அதன் நுண் கட்டமைப்பை ஒரு வித்தியாசமான சமநிலையற்ற நிலைக்கு மாற்றும் பொருளின் கர்மத்தை சிதைக்கிறீர்கள். வெளிவரும் நுண் கட்டமைப்பைக் கணிக்க உண்மையில் ஒரு நல்ல கட்டமைப்பு இல்லை, எனவே இது பல நேரங்களில் சோதனை மற்றும் பிழை. ஒரு மெட்டாஸ்டேபிள் திடமான தீர்வை உருவாக்கும் உலோகக் கலவைகளை வடிவமைப்பதில் இருந்து அனுபவவாதத்தை அகற்ற முயற்சித்தோம், இது சமநிலையற்ற கட்டத்திற்கு ஒரு எடுத்துக்காட்டு" என்று கோர்டெரோ விளக்குகிறார்.

"நீங்கள் இந்த சமநிலையற்ற கட்டங்களை உருவாக்குகிறீர்கள், உங்களைச் சுற்றியுள்ள உலகில், இயற்கையில், இந்த தீவிர சிதைவு செயல்முறைகளைப் பயன்படுத்தி நீங்கள் சாதாரணமாகப் பார்க்க முடியாது," என்று அவர் கூறுகிறார். உயர்-ஆற்றல் பந்து அரைக்கும் செயல்முறையானது, உலோகப் பொடிகளை மீண்டும் மீண்டும் வெட்டுவதை உள்ளடக்கியது. . "எனவே இந்த இரண்டு செயல்முறைகளுக்கும் இடையே இந்த போட்டி உள்ளது" என்று கோர்டெரோ விளக்குகிறார். கொடுக்கப்பட்ட கலவையில் வேதியியலைக் கணிக்க அவரது கட்டுரை ஒரு எளிய மாதிரியை முன்மொழிந்தது, அது ஒரு திடமான தீர்வை உருவாக்கும் மற்றும் அதை சோதனைகள் மூலம் சரிபார்க்கிறது. "அரைக்கப்பட்ட பொடிகள் மக்கள் பார்த்த கடினமான உலோகங்களில் சில" என்று கோர்டெரோ கூறுகிறார், டங்ஸ்டன்-குரோமியம் அலாய் 21 GPa இன் நானோஇன்டென்டேஷன் கடினத்தன்மையைக் கொண்டிருப்பதாக சோதனைகள் காட்டுகின்றன. இது நானோ கிரிஸ்டலின் இரும்பு சார்ந்த உலோகக்கலவைகள் அல்லது கரடுமுரடான டங்ஸ்டனின் நானோஇன்டென்டேஷன் கடினத்தன்மையை இருமடங்காக ஆக்குகிறது.

உலோகவியலுக்கு நெகிழ்வுத்தன்மை தேவை

அவர் ஆய்வு செய்த அல்ட்ராஃபைன் கிரேன் டங்ஸ்டன்-குரோமியம்-இரும்பு அலாய் காம்பாக்ட்களில், உலோகக் கலவைகள் உயர் ஆற்றல் பந்து அரைக்கும் போது எஃகு அரைக்கும் ஊடகம் மற்றும் குப்பியின் சிராய்ப்பிலிருந்து இரும்பை எடுத்தன. "ஆனால் இது ஒரு நல்ல விஷயமாக மாறிவிடும், ஏனென்றால் இது குறைந்த வெப்பநிலையில் அடர்த்தியை துரிதப்படுத்துவது போல் தெரிகிறது, இது நுண்ணிய கட்டமைப்பில் மோசமான மாற்றங்களுக்கு வழிவகுக்கும் அதிக வெப்பநிலையில் நீங்கள் செலவிட வேண்டிய நேரத்தை குறைக்கிறது." கோர்டெரோ விளக்குகிறார். "பெரிய விஷயம் நெகிழ்வாக இருப்பது மற்றும் உலோகவியலில் வாய்ப்புகளை அங்கீகரிப்பது."

கோர்டெரோ 2010 இல் எம்ஐடியில் இயற்பியலில் இளங்கலைப் பட்டம் பெற்றார் மற்றும் லாரன்ஸ் பெர்க்லி தேசிய ஆய்வகத்தில் ஒரு வருடம் பணியாற்றினார். அங்கு, இரண்டாம் உலகப் போரின்போது மன்ஹாட்டன் திட்டத்திற்காக புளூட்டோனியத்தை வைத்திருக்க சிறப்பு சிலுவைகளை உருவாக்கிய முந்தைய தலைமுறை உலோகவியலாளர்களிடமிருந்து கற்றுக்கொண்ட பொறியியல் ஊழியர்களால் அவர் ஈர்க்கப்பட்டார். "அவர்கள் பணிபுரியும் விஷயங்களைக் கேட்டது எனக்கு மிகவும் உற்சாகமாகவும் உலோகச் செயலாக்கத்தில் ஆர்வமாகவும் இருந்தது. இது மிகவும் வேடிக்கையாகவும் இருக்கிறது, ”என்று கோர்டெரோ கூறுகிறார். மற்ற பொருள் அறிவியல் துணைப் பிரிவுகளில், அவர் கூறுகிறார், “நீங்கள் 1,000 C வெப்பநிலையில் ஒரு உலையைத் திறக்க முடியாது, மேலும் ஏதோ சிவப்பாக ஒளிரும். நீங்கள் வெப்ப சிகிச்சை பொருட்களை பெற முடியாது. அவர் 2015 இல் தனது பிஎச்டி முடிக்க எதிர்பார்க்கிறார்.

அவரது தற்போதைய பணி கட்டமைப்பு பயன்பாடுகளில் கவனம் செலுத்துகிறது என்றாலும், அவர் செய்யும் தூள் செயலாக்கம் காந்தப் பொருட்களை உருவாக்கவும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. "பல தகவல்களையும் அறிவையும் மற்ற விஷயங்களுக்குப் பயன்படுத்தலாம்," என்று அவர் கூறுகிறார். "இது பாரம்பரிய கட்டமைப்பு உலோகம் என்றாலும், நீங்கள் இந்த பழைய பள்ளி உலோகம் புதிய பள்ளி பொருட்கள் பயன்படுத்த முடியும்."