اكتشاف مفاجئ يمكن أن يغير الطريقة التي تستخدم لصناعة النيكل
النيكل هو واحد من أكثر العناصر وفرة على وجه الأرض. إنه صعب ، لكنه مرن ، ومغناطيسي في درجة حرارة الغرفة ، وموصل جيد نسبيا للكهرباء والحرارة. والجدير بالذكر أن النيكل مقاوم للتآكل بدرجة عالية ، والذي يوفر مجموعة متنوعة من الاستخدامات من قبل الصناعة.
ومع ذلك ، فقد اكتشف اكتشاف مفاجئ من قبل فريق من الباحثين في جامعة تكساس إيه آند إم أنالنيكل لا يتآكل فحسب ، بل يفعل ذلك بطريقة لا يتوقعها العلماء.
ترأس الفريق الدكتور مايكل ديمكوفيتش ، الأستاذ المساعد ومدير الدراسات العليا في قسم علوم وهندسة المواد ، ومدير مركز التميز البحثي في المواد الصلبة المشوهة ديناميكيًا في جامعة تكساس إيه آند إم.
نُشر عملهم في مجلة مواد المراجعة الفيزيائية للجمعية الفيزيائية الأمريكية في مقال بعنوان "التآكل التفضيلي لحدود التوأم المتماسكة في النيكل الصافي تحت الشحن الكاثودي
ملاحظة مفاجئة : مثل لغز بانوراما منتهية ، والمواد مصنوعة من قطع المتشابكة. مجهرياً ، يتكون النيكل من مجاميع من بلورات صغيرة أو معبأة بإحكام.
ملاحظة مفاجئة : مثل لغز بانوراما منتهية ، والمواد مصنوعة من قطع المتشابكة. مجهرياً ، يتكون النيكل من مجاميع من بلورات صغيرة أو معبأة بإحكام. يهاجم التآكل بشكل مفضل المفاصل ، أو "الحدود" ، بين هذه الحبوب. هذه الظاهرة ، والمعروفة باسم التآكل الحبيبي ، هي نوع موضعي من التحلل يحدث على المستوى المجهري ، ويستهدف انهيار المواد عند حواف كل من هذه الحدود ، بدلاً من السطح الخارجي للمادة. على هذا النحو ، فإنه يضعف المواد من الداخل إلى الخارج.
حتى الآن ، اعتقد العلماء أن هناك نوعًا خاصًا من الحدود ، يُعرف بالحدود المزدوجة المتماسكة ، كان مقاومًا للتآكل. والمثير للدهشة أن الفريق اكتشف أن كل التآكل في تجاربهم قد حدث بالضبط على هذه الحدود.
الحدود المزدوجة المتماسكة هي المناطق التي يشكل فيها نمط الهيكل الداخلي للمادة صورة معكوسة على طول الحدود المشتركة. تحدث عند تكوين بلورات على جانبي خط حد عريض الذرة بدون اضطراب أو فوضى. تحدث هذه الأنواع من الحدود بشكل طبيعي أثناء التبلور ، ولكنها قد تكون أيضًا نتيجة للتأثير الميكانيكي أو الحراري.
وقال Mengying Liu: "النيكل النقي مقاوم للتآكل في الغالب. ولكن عندما قمنا بشحنه في الجانب الكاثودي (الطاقة السلبية والأدنى) ، وهو أقل احتمالًا للتآكل ، فعلينا ، وبشكل مفاجئ ، رؤية خنادق تآكل مرئية على الحدود المزدوجة المتماسكة". ، طالب دراسات عليا في قسم علوم وهندسة المواد في Texas A&M ومؤلف أول على الورقة. "ستساعد هذه النتيجة المهندسين على التنبؤ بالمكان الذي من المرجح أن يبدأ فيه التآكل. وقد يؤدي ذلك أيضًا إلى إنتاج معادن تتآكل بدرجة أقل".
فهم افضل
لا يوفر بحث الفريق للمهندسين نظرة ثاقبة حيوية للمواد المستخدمة غالبًا في المواقف التي تتطلب مقاومة للتآكل ، بل توفر أيضًا منظورًا جديدًا فيما يتعلق بالتآكل بين الخلايا الحبيبية على طول الحدود المزدوجة المتماسكة.
لسنوات ، عمل الباحثون على افتراض أن الحدود المزدوجة المتماسكة تقاوم التآكل. لقد عملوا حتى على إنشاء معادن تحتوي على الكثير من هذه الحدود في محاولة للحد من التآكل.
وقال ديمكوفيتش: "هذا الاكتشاف يستغرق عقودا من الافتراضات حول تآكل المعادن وتقلبها على رؤوسهم". "في محاولة للحد من التآكل ، كان الناس يصنعون معادن تحتوي على أكبر عدد ممكن من الحدود المزدوجة المتماسكة. والآن يجب إعادة النظر في الاستراتيجية بأكملها."
تعتقد Demkowicz أن الرؤية العلمية التي توفرها هذه الدراسة قد تكون أكثر أهمية من تطبيقاتها التكنولوجية. وقال "اتضح أن السبب الذي دفعنا في السابق إلى الاعتقاد بأن الحدود المزدوجة المتماسكة مقاومة للتآكل معيبة". "يوفر هذا العمل أدلة حول كيفية تحسين فهمنا الأساسي للتآكل المعادن ."
التسميات
علوم
