Metal alaşımlarının üretim süreçlerinde atomların rastgele karıştığı yönündeki geleneksel anlayış, yapılan yeni bir araştırmayla sarsıldı. Bilim insanları, yoğun işlemeye rağmen metallerin içinde gizli kalan ve kalıcılığını sürdüren atomik desenler keşfetti.
Yapılan incelemeler, söz konusu atomik desenlerin metallerin dayanıklılığını, direncini ve radyasyona karşı toleransını artıracak şekilde ayarlanabileceğini gösteriyor. Bu yeni çalışma ise, bu desenlerin yoğun işlemeler sonrasında bile nasıl ortaya çıktığını ve varlığını sürdürdüğünü simülasyonlarla ortaya koyuyor.
Araştırmacılar, bu keşfin metallerin üretiminde özelliklerinin kontrol edilmesi için yeni yollar açacağını belirtiyor. Bu çalışmanın, metallerde bu denge dışı durumların korunabildiğini gösteren ilk çalışma olduğu vurgulanıyor. Mevcut üretim süreçlerinde bu tür kimyasal düzenlerin dikkate alınmadığı ifade ediliyor.
Atomların metallerde aldığı düzen olarak tanımlanan kimyasal kısa menzilli düzen (SRO) üzerinde yapılan çalışmalar, alaşım içindeki atomların belirli bir dizilime sahip olduğunu ortaya koyuyor. Bu amaçla, nikel, kobalt ve krom içeren bir alaşım (CrCoNi) üzerinde, üretimde sıkça kullanılan yoğun deformasyon süreçleri, özellikle hızlı soğutma ve yoğun esnetme simüle edildi.
Araştırmacılar, ilk olarak beklenmedik bir şekilde işlemeler sonrası hala varlığını sürdüren atomik desenler tespit etti. İkinci olarak ise, "denge dışı durumlar" olarak adlandırılan tamamen yeni desenler buldu. Bu durumların devamlılığında, metallerin kristal yapısında oluşan kusurların (veya dislokasyonların) önemli rol oynadığına dikkat çekiliyor. Bu kusurlar, adeta atom düzeyinde bir esneklik sağlayarak metalin üzerindeki gerilimi karşılamasına yardımcı oluyor.
Daha önce, deformasyonların ve kusurların hareketinin SRO'yu büyük ölçüde ortadan kaldırdığı düşünülüyordu. Ancak yapılan simülasyonlar, atomların tahmin edilebilir bir şekilde hareket ettiğini gösteriyor. Bu kusurların, kimyasal tercihlere sahip olduğu ve düşük enerji yollarını izleyerek hareket ettiği, yani kimyasal bağları kırarken en zayıf bağları tercih ettiği belirtiliyor. Bu durumun, doğal olarak meydana gelmeyen bir denge dışı durum olması oldukça heyecan verici bulunuyor.
Bu yeni keşfedilen desenler, üretim süreçlerinin bir sonucu olarak ortaya çıkıyor ve metalin çeşitli özelliklerini etkiliyor. Bu bulgular, nükleer reaktörlerden uzay araçlarına kadar birçok alanda metal alaşımlarının özelliklerinin daha önce düşünülmemiş şekillerde ince ayar yapılmasına olanak tanıyabilir. Zira atomların tamamen karışmasını reddettiği görülüyor. Sonuç olarak, bir metali ne kadar işlerseniz işleyin, atomlarını tamamen rastgele hale getiremeyeceğiniz anlaşılıyor. Bu beklenmedik sonuç, bilimin yeni kapılarını aralıyor.
