روسيا تبتكر فولاذ فائق المتانة: ثورة في صناعة النقل والآلات الزراعية

روسيا - وكالة أنباء إخباري

ثورة في علم المواد: فولاذ روسي يجمع المتانة والمرونة

في خطوة علمية بارزة، نجح فريق من الباحثين في جامعة بيلغورود الوطنية للبحوث في روسيا في تطوير عملية مبتكرة لإنتاج نوع جديد من الفولاذ يجمع بين الصلابة الفائقة والليونة الاستثنائية. هذا الابتكار، الذي تم على المستوى المجهري، يعد بتغيير جذري في خصائص المواد المستخدمة في قطاعات حيوية مثل صناعة وسائل النقل والآليات الزراعية، مما يعزز من أدائها ومتانتها.

تفاصيل الابتكار: التحكم المجهري لبنية الفولاذ

وفقاً للمكتب الإعلامي للجامعة، تعتمد الطريقة الجديدة على التحكم الدقيق في بنية الفولاذ على المستوى المجهري. يقوم الباحثون في معهد علوم المواد والتقنيات المبتكرة باستبدال جزيئات المعدن الهشة بطبقات مرنة ضمن قاعدة صلبة. يقول مصدر في الجامعة: "ابتكر باحثون... طريقة للتحكم في بنية الفولاذ على المستوى المجهري. فبدلا من تكوين جزيئات كربيد هشة، التي تجعل الفولاذ صلبا ولكن هشا، وجهوا الكربون نحو تثبيت الطور اللدن - الأوستنيت (Austenite). وبالنتيجة، يكتسب الفولاذ بنية تجمع بين 'هيكل' قوي للغاية و'طبقات' لدنة، ما يجعله فائق القوة والليونة في آن واحد".

مواصفات استثنائية وأداء لا مثيل له

يتميز الفولاذ المبتكر بقدرته على تحمل أحمال تصل إلى 1190 ميغا باسكال، مع الحفاظ على استطالة بنسبة 14.1% دون أن ينكسر. كما أنه يظهر مقاومة للصدمات بصلابة تصل إلى 66 جول. تم تحقيق هذه الخصائص الفريدة من خلال تطبيق معالجة حرارية خاصة تُعرف بـ "التصليد والتوزيع"، مع فترة تثبيت إضافية عند درجة حرارة محددة بدقة. وقد استعان الفريق بالنمذجة الحاسوبية لتحديد أنماط المعالجة المثلى، بالإضافة إلى استخدام المجهر الإلكتروني الماسح وتحليل حيود الأشعة السينية لفحص البنية الدقيقة للمادة.

تطبيقات واسعة في الصناعة

على عكس الطرق التقليدية التي غالباً ما تواجه مفاضلة بين القوة والمتانة، فإن نمط المعالجة المدمج الذي طوره العلماء الروس يشكل بنية هرمية ثلاثية الأطوار. تتكون هذه البنية من مصفوفة من المارتنسيت المقسى، مع شوائب من الباينيت فائق المتانة والأوستنيت المستقر. هذه التركيبة تسمح بالتغلب على القيود التقليدية في علم المواد. ويُتوقع أن يجد هذا الفولاذ الجديد تطبيقات واسعة في صناعة وسائل النقل، حيث يمكن استخدامه في أجزاء نظام التعليق التي تتطلب ثباتاً وتوازناً عالياً، وكذلك في الهياكل والأجزاء المقاومة للتآكل في الآلات الزراعية ومعدات الحراثة.

سباق الابتكار في علم المواد

يأتي هذا الابتكار الروسي في سياق سباق عالمي محموم نحو تطوير مواد جديدة ذات خصائص محسنة. ففي الصين، قدمت مجموعة China National Building Material Group ألياف كربون فائقة القوة من فئة T1200. وفي جامعة جنوب الأورال، ابتكر العلماء تقنية للحام الأجزاء الخاصة بقطاع الطاقة. كما شهدت الأبحاث اكتشافات مذهلة مثل المعادن التي تشفي نفسها، مما ينبئ بعصر جديد في الهندسة. وتضاف إلى هذه الإنجازات جهود جامعة هونغ كونغ التي طورت أول فولاذ في العالم قادر على تدمير الفيروسات التاجية على سطحه.