وتمكن باحثون من كلية هندسة المعادن والمواد في جامعة طهران، بالتعاون مع مجموعة من الباحثين الدوليين من النمسا، بولندا، كوريا الجنوبية، فنلندا وسويسرا، من تطوير طرق لهندسة البنية الدقيقة في الفولاذ المقاوم للصدأ AISI 904L، مما أدى إلى تحسن كبير في الخصائص الميكانيكية لهذا السبيكة.
وصرح الدكتور حامد ميرزاده سلطانبور، رئيس الفريق البحثي: في هذه الدراسة، تم تحويل سبيكة الفولاذ المقاوم للصدأ الفائق AISI 904L إلى بنية نانوية متبلورة بالكامل بحجم حبيبات متوسط يقارب 48 نانومتر، وذلك باستخدام عملية التشكيل البلاستيكي الشديد بطريقة High-Pressure Torsion (HPT).
وأضاف عضو الهيئة التدريسية بكلية علم الفلزات والمواد: أدت هذه البنية الدقيقة إلى زيادة كبيرة في قوة الشد لتصل إلى حوالي 2.2 جيجاباسكال، ومع ذلك، لوحظ انخفاض ملحوظ في القابلية للتشكيل في هذه المادة النانوية. ولتعويض القابلية للتشكيل دون فقدان كبير في القوة، استخدمنا عملية التخمير التدريجيcontinuous annealing حتى درجة حرارة 790 مئوية، أدت هذه المعالجة الحرارية إلى: إعادة التبلور، ونمو محكم للحبيبات حتى أبعاد فائقة الدقة “~220 نانومتر”، والتحكم في تكوين الطور البيني سيجما.
وأكد الباحث بقوله: في هذه الظروف، تمكنت السبيكة من تحقيق توازن استثنائي بين القوة والقابلية للتشكيل “1.5 جيجاباسكال و24% استطالة”، مع الحفاظ على وجود طور سيجما عند أدنى مستويات ممكنة. هذه النتائج تثبت إمكانية هندسة دقيقة للخصائص الميكانيكية من خلال التحكم في البنية الدقيقة والأطوار الثانوية في هذا الفولاذ المتقدم.
وأضاف عضو الهيئة التدريسية بكلية علم الفلزات والمواد بجامعة طهران أن أحد أهم إنجازات هذا البحث يتمثل في دراسة الأداء الميكانيكي لسبيكة AISI 904L في درجات الحرارة المنخفضة جداً “الظروف القريوجينية”، موضحاً: على عكس الفولاذ المقاوم للصدأ التقليدي مثل AISI 316L وAISI 304L الذي يُظهر انخفاضاً في الاستطالة الكلية مع انخفاض درجة الحرارة إلى المستويات القريوجينية، فقد أظهرت سبيكة AISI 904L سلوكاً مختلفاً.
وأوضح ميرزاده قائلاً: لقد أظهر هذا الفولاذ بشكل ملحوظ في درجات الحرارة القريوجينية تعاضداً استثنائياً بين القوة والقابلية للتشكيل عند درجات الحرارة المنخفضة.
وأضاف: كما أظهرت دراسة آليات التصلب أثناء التشوه في هذه الدرجات الحرارية أن تأثير التصلب الناتج عن التواء البلورات “التوأمة” أو ما يُعرف بظاهرة Twinning-induced plasticity (TWIP)، بالإضافة إلى تأثير المحلول الصلب، يلعبان دوراً محورياً في السبيكة. ونتيجة لذلك، يقدم الفولاذ AISI 904L في درجات الحرارة القريوجينية: قوة عالية، واستطالة كبيرة، وأداء متفوق مقارنة بالسبائك التقليدية، مما يجعله خياراً جذاباً للتطبيقات البرودية ودرجات الحرارة المنخفضة.
وتمثل نتائج هذه الدراسة التي أجريت تحت إشراف الدكتور حامد ميرزاده سلطانبور في كلية هندسة المعادن والمواد بجامعة طهران تقدماً علمياً مهماً في مجال علوم المواد. وقد نُفذ البحث ضمن تعاون دولي مع خبراء مرموقين منهم البروفيسور “راينارد بيبان” من أكاديمية العلوم النمساوية المتخصص في تقنية HPT، والبروفيسور “هيونغ سوب كيم” من جامعة POSTECH الكورية الجنوبية الخبير في خصائص المواد الميكانيكية.
وساهمت الدراسة بشكل ملموس في تطوير مواد متقدمة بخصائص ميكانيكية محسنة، كما عمقت الفهم العلمي لتأثير البنية الدقيقة والأطوار الثانوية على سلوك الفولاذ الفائق الاستنيت. ويشكل هذا العمل نموذجاً للبحث العلمي التطبيقي الذي يجمع بين الأصالة الأكاديمية والابتكار التكنولوجي.
