چرا آلیاژهای فلزی خراب می‌شوند

آلیاژهای فلزی ممکن است به طور ناگهانی نابود و خراب شوند. این اتفاق ممکن است در گستره وسیعی از کاربردها از موتور جت گرفته تا ماهواره‌ها و تلفن‌های همراه رخ دهد. تحقیقات اخیر دانشگاه میشیگان به توضیح علت این اتفاق کمک کرده است. آلیاژها حداقل از 2 عنصر فلزی تشکیل شده‌اند. این عناصر معمولا به صورت مایع (ذوب شده) با هم ترکیب شده و هنگامی که به منظور جامد شدن منجمد می‌شوند، رگه‌هایی از بلورهای کوچک به منظور ایجاد فلز پلی کریستالین شکل می‌گیرند. فلز پلی کریستالین از کریستال‌های چندگانه ساخته شده است. اتم‌ها در بین ذرات بلوری تحت یک الگوی تناوبی قرار می‌گیرند که البته الگوی کاملی نیست. به عنوان مثال بعضی از فضاها باید خالی بمانند. به این فضاهای خالی Vacancies گفته می‌شود.

کد خبر: ۲۰۹۱۶۲

اتم‌های هر عنصر آلیاژ با استفاده از این فضای خالی طی فرآیندی که انتشار نام دارد، شروع به جست و خیز در داخل آلیاژ کرده و باعث تغییر در ساختار آن می‌شود.

پدیده انتشار تقریبا در اکثر فلزات رخ می‌دهد و ممکن است فلزات خاصیت اصلی خود را بر اثر تغییر در ساختارشان از دست بدهند. در بعضی از حالات، انتشار در مرز بلورها 100 بار بیشتر از چیزی است که معمولا انتظار داریم.

نتایج این تحقیقات بسیار جامع و مهم است، چرا که می‌توان آن را در مورد گستره وسیعی از فلزات و فلزات پلی کریستالین مثل سیم لحیم، به کار برد. آلیاژ سیم لحیم از قلع و سرب تشکیل شده است. سرب به دلیل سمی بودن برای افرادی که با آن کار می‌کنند، مضر است و مهندسان به دنبال فلزی هستند ‌ تا بتوانند آن را جایگزین سرب کنند، اما تاکنون فلز مناسبی را که بخوبی سرب نقش ایفا کند، نیافته‌اند. شاید این تحقیق بتواند علت خرابی بعضی از سیم لحیم‌های جدید بدون سرب را توضیح دهد که در آن کریستال‌های ریز شکل می‌گیرد. این کریستال‌های ریز باعث آسیب رساندن به آلیاژ ماهواره‌ها نیز می‌شود.

این تحقیق حاکی از آن است که مهندسان مواد در صورت به کارگیری فلزاتی با حرکت اتمی شبیه به هم می‌توانند آلیاژهایی با دوام بسیار بیشتر بسازند یا این‌که میزان حرکت اتم‌ها را با استفاده از دیگر مکانیسم‌ها یکسان کنند.