ما هي الاختلافات بين السبائك التقليدية والسبائك عالية الاستقطاب؟

مقدمة

تُعد السبائك التقليدية والسبائك عالية الاستقطاب ( HEAs) نوعين من المواد المستخدمة في تطبيقات مختلفة. يتكون كلاهما من عناصر معدنية، ومع ذلك هناك العديد من الاختلافات الرئيسية بين هذه السبائك. في هذه المقالة، سوف نستكشف الاختلافات بين السبائك التقليدية وسبائك HEAs، بما في ذلك تركيبها وبنيتها المجهرية وخصائصها وتطبيقاتها وطرق إنتاجها.

[1]

الشكل 1. النموذج التلقائي للسبائك عالية الكثافة

مقدمة عن السبائك التقليدية والسبائك عالية الاستروبيا

تجمع السبائك التقليدية بين عنصر معدني واحد مع عناصر معدنية أو غير معدنية أخرى. تحتفظ هذه الأنواع من السبائك ببعض خواص المعدن الأساسي الأصلي مع تغيير بعض الخصائص، مثل تعزيز القوة أو تعزيز الليونة.

هناك مجموعة متنوعة من عناصر السبائك التي يمكن إضافتها إلى المعادن الأساسية. يُضاف الكروم عادةً لتعزيز مقاومة السبائك للتآكل؛ التنجستن هو عنصر إشابة معدني يستخدم لتحسين مقاومة التآكل في درجات الحرارة العالية؛ بينما يُضاف الكربون في كثير من الأحيان في سبائك الصلب والحديد الزهر لتحسين القوة.

تشير السبائك عالية الإنتروبيا إلى السبائك التي تحتوي على 5 عناصر رئيسية أو أكثر، لكل منها نسبة ذرية تتراوح بين 5% و35%. ويؤدي إدراج عناصر متعددة إلى بنية معقدة وتأثير إنتروبي مرتفع، مما يؤدي إلى خصائص فيزيائية وميكانيكية فريدة من نوعها لسبائك الحديد عالي الإنتروبيّة مقارنةً بالسبائك التقليدية.

تتمتع شركة Stanford Advanced Materials (SAM) بخبرةغنية في تصنيع وبيع منتجات السبائك عالية الانتروبيا. توجد مجموعة واسعة من مساحيق HEA عالية الجودة والمساحيق الكروية والسبائك على موقعنا الإلكتروني. أرسل لنا استفسارًا إذا كنت مهتمًا.

السبائك التقليدية مقابل السبائك عالية الإنتروبيا

-التركيب

تحتوي السبائك التقليدية والسبائك عالية الاستقطاب على تركيبات عناصر مختلفة. فمن ناحية، تتكون السبائك التقليدية عادةً من عنصرين أو ثلاثة عناصر معدنية بنسب متفاوتة. بينما تحتوي السبائك عالية الخواص على خمسة عناصر على الأقل بنسب ذرية متساوية أو متساوية تقريبًا. ومن ناحية أخرى، يستحوذ المعدن الأساسي في السبائك التقليدية على النسبة الأكبر، بينما تستحوذ العناصر في السبائك عالية الاستقطاب على نسب متساوية أو شبه متساوية.

--البنية المجهرية

ينتج عن التركيب المختلف هياكل مختلفة. عادةً ما تُظهر السبائك التقليدية بنية مجهرية واضحة المعالم، مثل البنية الانصهارية أو التشعبية، بينما تُظهر السبائك عالية الاستروبيولوجيا بنية مجهرية غير متجانسة وغير متجانسة. تؤدي الطبيعة غير المتجانسة لسبائك HEAs إلى توزيع عشوائي للذرات، مما يقلل من حدوث تحولات الطور، حتى في درجات الحرارة العالية.

-الخصائص

تُظهر السبائك التقليدية مجموعة من الخصائص، اعتمادًا على تركيبها وبنيتها المجهرية. على سبيل المثال، قد تكون بعض السبائك التقليدية قوية ولكن هشة، بينما قد تكون سبائك أخرى قابلة للسحب ولكن قوتها منخفضة.

في المقابل، تُظهر سبائك HEAs مزيجًا متفوقًا من الخصائص، بما في ذلك القوة العالية والليونة والاستقرار الحراري، بسبب بنيتها المجهرية غير المنتظمة. فعلى سبيل المثال، تُعد VNbMoTaW سبيكة VNbMoTaW سبيكة حرارية رائعة ذات قوة إنتاجية عالية تزيد عن 600 ميجا باسكال (87 كيلو باسكال) حتى عند درجة حرارة 1400 درجة مئوية، والتي يمكن أن تتفوق حتى على السبائك الفائقة التقليدية.

--التطبيقات

تُعد السبائك التقليدية مواد شائعة الاستخدام في مختلف التطبيقات، مثل السيارات والفضاء والبناء.

ومن ناحية أخرى، تُعد سبائك HEAs فئة جديدة نسبيًا من المواد التي لا تزال قيد الاستكشاف لتطبيقاتها المحتملة. وقد أظهرت نتائج واعدة في العديد من التطبيقات، بما في ذلك التطبيقات الكهروحرارية عالية الحرارة، والطلاءات المقاومة للتآكل، والمواد الإنشائية.

على سبيل المثال، يتم تطبيق سبائك HEAs في صناعة السيارات لصنع أجزاء المحرك ومكونات مجموعة الدفع وغيرها من المعدات الهيكلية. تُستخدم هذه السبائك أيضًا كمواد واعدة للتطبيقات النووية بفضل خواصها الميكانيكية عالية الحرارة ومقاومتها للإشعاع والتآكل.

--الإنتاج

إن عملية تحضير السبائك التقليدية بسيطة نسبيًا، في حين أن هناك طرقًا متعددة لإنتاج السبائك عالية الاستوائية.

عادةً ما يتم إنتاج السبائك التقليدية باستخدام الطرق التقليدية، مثل الصب والبثق والتشكيل. وبشكل عام، تتضمن العملية بشكل عام الصهر والخلط والتصلب والتبريد بعد ذلك.

ومع ذلك، يتطلب إنتاج السبائك عالية الكثافة تقنيات متخصصة (انظر الشكل 2) بسبب تركيبها المعقد وبنيتها المجهرية. ويتم تصنيع معظمها باستخدام الصهر القوسي والصهر بالحث. وتستخدم المعالجة في الحالة الصلبة السبائك الميكانيكية. وتستخدم المعالجة في الطور الغازي الرش أو الحزمة الجزيئية الفوقية (MBE).

[2]

الشكل 2. تصنيع الهيدروجين عالي الكثافة

الخاتمة

باختصار، تختلف السبائك التقليدية والسبائك عالية الاستقطاب في تركيبها وبنيتها المجهرية وخصائصها وتطبيقاتها وطرق إنتاجها. في حين أن السبائك التقليدية لها بنية مجهرية وخصائص محددة جيدًا، تقدم السبائك عالية الاستروبيولوجيا مزيجًا فريدًا من الخصائص بسبب بنيتها المجهرية غير المتجانسة وغير المتجانسة. تُعد مواد HEAs فئة واعدة من المواد الواعدة لمختلف التطبيقات ولا تزال قيد الاستكشاف لمعرفة إمكاناتها الكاملة. تُعد Stanford Advanced Materials (SAM) مورداً موثوقاً للسبائك عالية الاستقطاب. لمزيد من المعلومات، يرجى زيارة صفحتنا الرئيسية.

مرجع:

[1] سبائك عالية الاستقطاب. (2023، 5 يونيو). في ويكيبيديا. https://en.wikipedia.org/wiki/High-entropy_alloy#See_also

[2] زانغ، وي وزانغ، يونغ. (2018). العلوم والتكنولوجيا في السبائك عالية الاستقطاب. علوم الصين علوم الأرض. 2-22.