با افزودن مقداری فلز لیتیم و اسکاندیم می‌توان آلومینیوم را بسیار مستحکم کرد. پژوهشگران با استفاده از میکروسکوپ الکترونی به بررسی این موضوع پرداختند و مکانسیم این موضوع را روشن کردند.
کشف راز تقویت آلیاژ آلومینیوم با لیتیم و اسکاندیم
با افزودن مقداری فلز لیتیم و اسکاندیم می‌توان آلومینیوم را بسیار مستحکم
کرد. پژوهشگران با استفاده از میکروسکوپ الکترونی به بررسی این موضوع
پرداختند و مکانسیم این موضوع را روشن کردند.
از سال‌ها قبل، مهندسان حوزه مواد با افزودن نانوذرات به آلومینیوم سعی در
افزایش استحکام این ماده داشته‌اند. در این فرآیند که رسوب حالت جامد نام
دارد، بعد از خنک کردن آلومینیوم، اتم‌های آلیاژی درون ماتریکس جامد حرکت
کرده و به‌هم می‌پیوندند. کلید افزایش استحکام در این فرآیند، اندازه، شکل
و یکنواختی نانوذرات و همچنین چگونگی پایداری این نانوذرات در هنگام گرم
شدن است. یک آلیاژ ایده‌آل ترکیبی از آلومینیوم، اسکاندیم و لیتیم است که
اندازههای یکسان داشته باشند. این آلیاژ اولین بار در آزمایشگاه ملی لورنس
برکلی ساخته شد. آنها با استفاده از میکروسکوپ TEAM ،NCEM، توموگرافی
پیمایش اتمی و دیگر روش‌ها نشان دادند که چگونه نانوذرات دارای هسته‌های
غنی از اسکاندیم که با پوسته‌ای از جنس لیتیم محاط شده درون ماتریکس
آلومینیومی به‌صورت یکنواخت توزیع می‌شود.
داهمن از محققان این پروژه و نویسنده مقاله‌ای درباره این پروژه در نشریه Nature
Materials ، می‌گوید با استفاده از میکروسکوپ TEAM می‌توان ساختارهای
هسته‌ای-پوسته‌ای نانوذرات را مورد مطالعه قرار داد و همچنین بررسی کرد که چگونه
این کره‌های تقریبا هم‌اندازه تشکیل می‌شوند و در طول زمان اندازههای این
نانوذرات تغییر نمی‌کند. معمولا در آلیاژها، ذرات کوچک،کوچکتر شده و ذرات بزرگ،
بزرگتر می‌شوند که این موضوع موجب ضعف آلیاژها می‌شود. اما در این آلیاژ اندازه‌ها
تغییر نمی‌کند که این روی تثبیت استحکام آلیاژ اثر مثبت دارد.
محققان دریافته‌اند که در این سیستم بعد از ذوب اولیه، دو مرحله گرمادهی ساده وجود
دارد که موجب تشکیل اولین هسته‌های غنی از اسکاندیم و سپس پوسته‌های غنی از لیتیم
می‌شود. این کره‌ها رشد خود را در یک میزان مشخصی محدود کرده که درنهایت موجب تشکیل
نانوذراتی هم اندازه می‌شود. این نانوذرات موجب تشکیل آلیاژی سبک و مقاوم در برابر
خوردگی و گرما می‌شود.
محققان معتقدند که اسکاندیم موجب مستحکم‌تر شدن آلومینیوم می‌شود به‌طوری که افزودن
یک درصد از این ماده می‌تواند استحکام مکانیکی، مقاومت در برابر شکستن، مقاومت در
برابر خوردگی و بسیاری از خواص آلومینیوم را بهبود ببخشد. از آنجایی که اسکاندیم به
آرامی درون آلومینیوم حرکت می‌کند، بنابراین باید ماتریکس آلومینیومی را پیش از
رسوب اسکاندیم، تا رسیدن به دمای بالای گرم کرد.
لیتیم یک فلز بسیار سبک است بنابراین نه تنها موجب کاهش وزن آلومینیوم می‌شود بلکه
استحکام آن را نیز بهبود می‌بخشد. البته سرعت نفوذ لیتیم بسیار بیشتر از اسکاندیم
بوده بنابراین در دماهای پایین‌تر می‌تواند در آلومینیوم پخش شود. مشکلی که وجود
دارد این است که لیتیم به تنهایی نمی‌تواند حضور داشته باشد بنابراین آن را به‌صورت
بلور Li2 در آورده و مورد استفاده قرار دادند.
