نانوذرات به کمک جوشکاری آلیاژ آلومینیوم می‌آیند!

یکی از آلیاژهای آلومینیوم که در دهه 1940 میلادی ساخته شده، پتانسیل بالایی برای استفاده در صنعت خودروسازی دارد، این ماده استحکام فولاد را داشته و یک سوم وزن آن را دارد. با این حال استفاده از آن با مشکلی بزرگ روبرو است. جوش دادن این آلیاژ با استفاده از روش‌های رایج به بدن خودرو غیرممکن است. دلیل این امر، گرمادهی به آلیاژ و تغییر ساختار مولکولی آن و در نهایت جریان یکنواخت از عناصر آلومینیم، روی، منیزیم و مس است که موجب ترک‌هایی در جوش می‌شود.

اخیراً محققان دانشگاه کالیفرنیا روشی برای جوش این آلیاژ موسوم به AA7075 ارائه کردند. در این روش از نانوذرات کاربید تیتانیوم برای جوش‌‌کاری استفاده کردند که این نانوذرات می‌توانند فضای میان بخش‌های مختلف آلیاژ را پر کنند. نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان . Nanoparticle-enabled phase control for arc welding of unweldable aluminum alloy 7075 در نشریه Nature Communications به چاپ رسیده است.

با استفاده از این راهبرد جدید، محققان موفق شدند تا بخش‌های مختلف این آلیاژ را با استحکام کششی 392 مگاپاسکال به هم متصل کنند، این در حالی است که در آلیاژ AA6061 اتصال اجزاء با استحکام کششی 186 مگاپاسکال انجام می‌شود. محققان معتقدند که این روش جوش‌دهی می‌تواند استحکام آلیاژهای AA7075 را به بیش از 551 مگاپاسکال برساند که قابل مقایسه با فولاد است.

آلیاژ AA7075 به دلیل سبک‌بودن می‌تواند کارایی مصرف سوخت و باتری را در خودروها بهبود دهد. از این آلیاژ برای ساخت کابین هواپیما و بال‌های آن استفاده می‌شود، جایی که معمولاً به جای جوش از پیچ و مهره برای اتصال استفاده می‌شود.

ژیائوچون لی از محققان دانشگاه کالیفرنیا می‌گوید: « این روش جدید بسیار ساده بوده و موجب می‌شود تا از آلیاژ آلومینیوم برای تولید خودرو و دوچرخه استفاده کرد. شرکت‌ها می‌توانند از همان فرآیندها و تجهیزات رایج خود در این فناوری نیز استفاده کنند و در نهایت آلیاژ مستحکم‌ آلومینیوم را در تولیدات خود استفاده کنند. این محصولات سبک‌تر خواهند بود و کارایی انرژی بالاتری خواهند داشت.»