MIT’deki bilim insanları daha güçlü metallerin sırrını açıkladı

Haber Merkezi

ANKARA- Metalin çeşitli amaçlar için ihtiyaç duyulan belirli şekillerde şekillendirilmesi, döküm, talaşlı imalat, dövme dahil olmak üzere birçok yolla yapılır. Bu süreçler, çelik, alüminyum, titanyum veya yaygın olarak kullanılan diğer metaller ve alaşımlar olsun, dökme metali oluşturan küçük kristal taneciklerin boyutlarını ve şekillerini etkiler.

MIT'deki (Massachusetts Teknoloji Enstitüsü) araştırmacılar, bu kristal taneciklerin aşırı bir deformasyon işlemi sırasında, en küçük ölçeklerde bile (birkaç nanometreye kadar inerken) tam olarak neler yaşandığını analiz edebildiler. Bu analizler sayesinde, sertlik ve tokluk gibi daha iyi, daha tutarlı özellikler üretmek için gelişmiş işleme yöntemlerinin de önü açıldı.

Bir dizi güçlü görüntüleme sisteminden alınan görüntülerin ayrıntılı analiziyle mümkün kılınan yeni bulgular, bugün Nature Materials dergisinde, MIT profesörleri Christopher Schuh, Keith Nelson ve James LeBeau; Edward Pang; ve Xi Chen tarafından yayımlandı.

Metalürjistler, uzun süredir, bir katı metal parçasındaki tanelerin boyutlarını küçültmek için, genellikle onu bir şekilde deforme ederek çeşitli türlerde gerilimler vererek, deneysel olarak geliştirilmiş çeşitli yöntemler uyguladılar. Ancak bu taneleri küçültmek bilimsel olarak bugüne kadar kolay değildi.

Birincil yöntem, metalin deforme olduğu ve ısıtıldığı yeniden kristalleştirme olarak adlandırılır. Metalurji Profesörü Christopher Schuh, bu durumun parça boyunca "son derece düzensiz ve her yerde" olan birçok küçük kusur yarattığını söylüyor.

Metal deforme olduğunda ve ısıtıldığında, tüm bu kusurlar kendiliğinden yeni kristallerin çekirdeklerini oluşturabiliyor. "Bu dağınık kusur çorbasından yeni çekirdekli kristallere geçiyorsunuz. Ve yeni çekirdeklenmiş oldukları için çok küçük bir hal alıyorlar” diye açıklıyor Schuh.

Yeni çalışmanın benzersiz yanı, bu sürecin çok yüksek hızda ve en küçük ölçeklerde nasıl gerçekleştiğini belirlemek olduğunu söylüyor. Schuh, dövme veya sac haddeleme gibi tipik metal şekillendirme süreçleri oldukça hızlı olsa da, bu yeni nanometre düzeyindeki analiz farklı sonuçlar veriyor.

Yöntemi açıklamak için ise, “Metal parçacıkları süpersonik hızlarda fırlatmak için bir lazer kullanıyoruz. Bunun göz açıp kapayıncaya kadar gerçekleştiğini söylemek inanılmaz derecede hafife almak olur, çünkü bunlardan binlercesini göz açıp kapayıncaya kadar yapabilirsiniz” diyor Schuh.

Prof. Schuh, “Böyle yüksek hızlı bir süreç sadece bir laboratuvar merakı değil. İşlerin bu hızda gerçekleştiği endüstriyel süreçler var" Bunlar arasında yüksek hızlı işleme; metal tozunun yüksek enerjili öğütülmesi; ve kaplama oluşturmak için soğuk sprey adı verilen bir yöntem uygulanıyor” diyor.

Christopher Schuh “Bu çok aşırı oranlarda yeniden kristalleşme sürecini anlamaya çalıştık” diyerek yaptıkları çalışmaları anlattı.

Yeni bulgular, metallerdeki deformasyon derecesi, bu deformasyonun ne kadar hızlı gerçekleştiği ve belirli herhangi bir metal veya işleme yöntemi için maksimum etki için kullanılacak sıcaklıklar hakkında rehberlik sağladığından, gerçek dünyadaki metal üretimine doğrudan uygulanabilir.

Bu durum üretimde daha sağlam metallerin kullanılmasını da doğrudan sağlayabilir.