سبائك الألومنيوم المعززة بالذهب تعزز الصلابة عبر الترسيب

ما يبدو أنه سبائك ألومنيوم عادي يمكن أن يخضع لتغيير ملحوظ من خلال ما يسميه العلماء "الكيمياء الحديثة" - إضافة كميات ضئيلة من الذهب.هذا المزيج المدهش يخلق سبيكة من الألومنيوم والذهب (Al-Au) ذات صلابة متزايدة بشكل كبير، كشف رؤى رائعة في علوم المواد.

علم الذوبان

في قلب هذه الظاهرة يكمن مفهوم قابلية الذوبان الصلب. تماما مثل الملح الذي يذوب في الماء، الذهب يمكن أن يذوب في الهيكل البلورية للألومنيوم، ولكن فقط إلى حد معين.عند 600 درجة مئوية، يمكن للألومنيوم إذابة حوالي 0.25% من الذهب حسب الوزن. مع انخفاض درجات الحرارة، تقل قدرة الألومنيوم على الاحتفاظ بالذهب،إجبار ذرات الذهب الزائدة على التساقط خارج مصفوفة الألومنيوم في عملية تسمى التساقط.

الهندسة المعمارية البلورية للذهب

عندما يتساقط الذهب، فإنه لا يشكل تجمعات عشوائية البحوث تظهر أن ذرات الذهبجزيئات شبيهة بالصفائح التي تتماشى بشكل تفضيلي على طول طائرات بلورية محددة داخل هيكل الألومنيومهذه الطائرات، التي تم تعيينها باسم {100} في إشارة علوم المواد، بمثابة المفضل "مواقع الوصول" للبنية النانوية الذهبية الناشئة.

تتم عملية هطول الأمطار في مراحل متميزة. أثناء المعالجة الحرارية الممتدة ، يتشكل مرحلة η مستقرة (Al2Au) ذات بنية بلورية محددة جيدًا. ومع ذلك ،العلاجات الحرارية الأقصر تنتج مرحلة η' المتوسطةلقد حدد العلماء بنية بلورية هذه المرحلة الانتقالية من خلال تحليل أنماط Moiré الحافة - أنماط التداخل التي تظهر عندما تتداخل اثنين من الهياكل الدورية.

آلية تصلب

التأثير المذهل للصقل من 0.2% فقط من محتوى الذهب ينبع من كيفية تفاعل هذه السبات مع عيوب البلورات تسمى الانحرافاتالانحرافات هي عيوب الخط التي تتيح حركتها تشوه بلاستيكيفالمراحل الذهبية المتساقطة تعمل كعقبات مجهرية، "تثبيت" هذه الانحرافات في مكانها.

مرحلة η' المتوسطة أثبتت فعاليتها بشكل خاص في التصلب لأن توزيعها الدقيق والمتناثر يخلق المزيد من العقبات لكل وحدة حجم.تشويهات الشبكة حول السباتات تولد حقول الإجهاد التي تعيق حركة الانحراف.

هذا التفاعل المعقد بين حدود الذوبان، حركية هطول الأمطار، تطور هيكل البلور،و ديناميكيات الانحلال تشرح كيف يمكن أن تضيف الذهب الدقيقة بشكل كبير تقوية سبائك الألومنيومإن فهم هذه الآليات يوفر رؤى قيمة لتطوير الجيل القادم من المواد عالية الأداء.