ابتكار روسي رائد: سبيكة حديد-نيكل فائقة المتانة لتطبيقات الطاقة والصناعات الثقيلة

في خطوة علمية رائدة، أعلن باحثون من الجامعة الوطنية للعلوم والتكنولوجيا (NUST MISIS) في روسيا عن تطوير سبيكة جديدة من الحديد والنيكل، تتميز بمتانة استثنائية وقدرة فائقة على تحمل الظروف القاسية. هذا الابتكار يفتح آفاقاً واعدة لتطبيقاته في قطاعات صناعية حيوية، أبرزها الطاقة النووية وصناعة النفط والغاز.

خصائص غير مسبوقة ومقاومة للبيئات القاسية

تُعد السبيكة المبتكرة، التي صُنفت كـ”غير متبلورة”، إنجازاً هندسياً بحد ذاتها. فهي قادرة على الحفاظ على ثبات بنيتها الهيكلية بكفاءة عالية حتى عند درجات حرارة تصل إلى 800 درجة مئوية. هذه الميزة تجعلها مادة مثالية للاستخدام في البيئات العدائية التي تتطلب مقاومة قصوى للتآكل والصدأ، مثل المكونات الداخلية لمحركات التوربينات الغازية، والمفاعلات النووية، والمبادلات الحرارية، بالإضافة إلى خطوط أنابيب نقل النفط والغاز حيث تتعرض المواد لضغوط وظروف بيئية قاسية.

تجاوز التحديات: البورون والفاناديوم

لطالما شكل دمج البورون في السبائك تحدياً للعلماء. فبينما يساهم البورون في زيادة قوة المواد، إلا أن إضافته غالباً ما تؤدي إلى تدهور مقاومتها للتآكل وتؤثر سلباً على خصائص ميكانيكية أخرى. يعود ذلك إلى ضعف ذوبان البورون وتوزيعه غير المتجانس ضمن مصهور معادن مثل الحديد والنيكل والكروم.

لكن الفريق البحثي الروسي، بقيادة الأستاذ المشارك أندريه بازلوف، تمكن من التغلب على هذه العقبة. فقد نجحوا في ابتكار سبيكة مستقرة ذات محتوى عالٍ من البورون. وأوضح بازلوف أن السبيكة، عند تسخينها، تخضع لعملية فريدة تُعرف بـ”التعتيق”، حيث يتم إطلاق جزيئات بوريد صغيرة موزعة بانتظام داخل المادة. تُعد هذه الطريقة من أكثر الأساليب فعالية لزيادة متانة السبائك بشكل كبير.

تركيبة كيميائية مبتكرة

بعد اكتمال عملية التبلور، تكتسب السبيكة تركيباً بلورياً مميزاً على شكل شبكة مكعبة، قادرة على استيعاب ما يصل إلى 22% من ذرات البورون، وهو رقم قياسي غير مسبوق لهذه الفئة من المواد. هذا الإنجاز النوعي تحقق بفضل إضافة كميات ضئيلة من الفاناديوم إلى السبيكة. يعمل الفاناديوم، بفضل تفاعلاته الكيميائية القوية مع البورون، على منع تكوّن الأطوار الهشة التي عادة ما تضعف بنية المادة وتقلل من مقاومتها.

تأثير الابتكار على الصناعات المستقبلية

يمثل هذا الابتكار قفزة نوعية في علم المواد، ويعد بتقديم حلول متقدمة لمتطلبات الصناعات التي تعتمد على مواد تتحمل الظروف القاسية. من المتوقع أن تساهم هذه السبيكة في تعزيز كفاءة وسلامة المنشآت الحيوية وإطالة عمرها التشغيلي، مما يعود بالنفع على قطاعات الطاقة والبنية التحتية عالمياً.

المصدر: تاس

للمزيد من الأخبار، زوروا موقعنا.

المصدر: اضغط هنا