Çinli bilim insanları 2.400 santigrat dereceye dayanabilen alaşımı nasıl geliştirdi
South China Morning Post
🔹 Xi’an Jiaotong Üniversitesinde Sun Jun liderliğindeki ekip, tantalum kullanarak 2.400 santigrat dereceye kadar yük taşıma performansını koruyan bir alaşım geliştirdi.
🔹 Çoğu metal 2.000 santigrat derecenin üzerinde eriyor veya macun kıvamına gelerek dayanımını kaybediyor. Havacılık, hipersonik araçlar ve nükleer reaktörlerde kullanılan malzemelerin yüksek ısıya ve ağır yüklere dayanması gerekiyor.
🔹 Tantalum yaklaşık 3.000 santigrat derecede eriyor ve bu metalle üretilen alaşımlar, 2.000 santigrat derecenin üzerinde yük taşıyabilen az sayıdaki malzemeler arasında yer alıyor.
🔹 Geleneksel tantalum alaşımlarında kullanılan oksit dağılımı yöntemi, 2.000 santigrat derecenin üzerinde seramik parçacıkların çözünmesine ve alaşımın kırılganlaşmasına yol açıyor.
🔹 Ekip, performansı artırmak için “bor aracılı yerinde oksidasyon” adını verdiği yeni bir işlem geliştirdi. Tantaluma eklenen az miktardaki hafniyum borür, oksijeni yakalayarak kararlı hafniyum oksit parçacıkları oluşturdu ve bor atomlarını metal boyunca yaydı.
🔹 Bor atomları, hafniyum oksit nanoparçacıklarını koruyucu bir tabakayla kaplayarak yüksek sıcaklıklarda çözünmelerini engelledi.
🔹 Alaşım oda sıcaklığında 800 megapaskalın üzerinde çekme dayanımına ulaşıyor ve yüzde 35 oranında uzayabiliyor. Çekme akma dayanımı 2.000 santigrat derecede 200 megapaskal, 2.400 santigrat derecede ise 100 megapaskal olarak ölçüldü.
🔹 Sun Jun, yeni alaşımın 2.000 santigrat derecede geleneksel tantalum alaşımlarının iki katı çekme akma dayanımı sunduğunu söyledi. Aynı 100 megapaskal yük altında alaşımın sıcaklık sınırı mevcut tantalum bazlı malzemelere göre yaklaşık 500 derece yükseliyor.
🔹 Bor işlemi, diğer tantalum bazlı alaşımlar ile niyobyum-tungsten alaşımlarında da uygulanabiliyor. Yöntem, yeni nesil ultra yüksek sıcaklık yapısal malzemelerinde kullanılabilir.