علماء يطيلون عمر سبائك الألمنيوم 25 مرة

80% من حالات تعطل السبائك الهندسية ناتج عن الإجهاد. من المصدر

يمتاز الألمنيوم بخفة وزنه ومقاومته الكبيرة للتآكل، إضافة لتمتعه بخصائص مرغوبة جداً في صناعة السيارات، لكن مشكلته الأكبر الضغط المتكرر عليه يكون نقاط ضعفٍ فيه. ووجد علماء في أستراليا حلاً لهذه المشكلة المسماة «التعطل بسبب الإجهاد» بتعديل البنية المجهرية لسبائك الألمنيوم لتُصبح ذاتيّة الالتئام.

وقال كريستوفر هاتشينسون، الأستاذ في جامعة موناش، الباحث الرئيس في تلك التجربة: «80% من حالات تعطل السبائك الهندسية ناتج عن الإجهاد، وهي الاعطال بسبب الضغط المتناوب، ما يُعدّ أمراً مهماً في الصناعة التحويلية والهندسية».

ووُصف البحث الذي أجراه هاتشينسون وفريقه بأنه الأول من نوعه، ويركز على سبب هذا الإجهاد، وهو وجود حلقات ضعيفة تتشكل في سبائك الألمنيوم بسبب الضغط المتناوب، والتي تبدأ كبقع لدنة، والتي تشكّل الشقوق قبل أن تتحطم المادة في النهاية.

وسعى هاتشينسون وفريقه من المهندسين إلى التدخل في المراحل الأولى من هذه العملية، من خلال تسخير الطاقة الميكانيكية المولدة أثناء الضغط المتناوب، وطوروا طريقة لالتقاط الجسيمات الجديدة التي تتشكل عند تطبيق الضغط على المادة، واستخدامها لتقوية نقاط الضعف، وتأخير ظهور الشقوق والكسور بشكل كبير.

ويتحقق ذلك من خلال عملية «تدريب» تحاكي الإجهادات المطبّقة على المادة، والتي تتكرر خلال مئات عدة من الدورات، ما يؤدي إلى زيادة تركيز الجزيئات الدقيقة في المناطق الضعيفة، ويعزز قوة المادة وشدتها. وقال هاتشينسون: «يُدرب هيكل السبيكة ويُستخدم جدول التدريب لعلاج النقاط الضعيفة، ويمكن تطبيق هذه الطريقة على السبائك الصلبة الأخرى التي تحتوي على نقاط الضعف ذاتها».

ويرى الباحثون أن تعديل البنية المجهرية بهذه الطريقة يحسن عمر سبائك الألمنيوم، وأشاروا إلى أن سبائك الألمنيوم عالية القوة، والتي تشتهر بضعف قوة الإجهاد، ستستفيد أكثر من غيرها، ويمكن أن تمتد فترة إجهادها حتى ما يصل إلى 25 مرة.

طباعة