Fine-Tuning Alloys untuk Penggunaan Suhu Tinggi

Sebuah fenomena yang terkait dengan efek invar — yang memungkinkan bahan magnetik seperti paduan nikel-besi (Ni-Fe) agar tidak mengembang dengan meningkatnya suhu — telah ditemukan pada paduan suhu tinggi paramagnetik, atau magnet lemah.

Penelitian, yang mencakup teori umum yang menjelaskan efek invar baru, menjanjikan untuk memajukan desain paduan suhu tinggi dengan stabilitas mekanis yang luar biasa. Singkatan dari "invarian", plastisitas invar memungkinkan paduan Ni-Fe yang tidak teratur secara magnetis untuk menunjukkan perilaku deformasi yang hampir tidak berubah pada rentang suhu yang luas, menjadikannya ideal untuk turbin dan penggunaan mekanis lainnya pada suhu yang sangat tinggi.

Efek invar, bagaimanapun, tidak pernah sepenuhnya dipahami. Temuan baru membantu menjelaskan sifat suhu tinggi yang aneh dari paduan khusus yang digunakan dalam mesin jet seperti superalloy berbasis nikel. Invar memiliki dua efek yang diketahui:ekspansi termal dan elastisitas (kemampuan untuk bangkit kembali setelah menekuk). Karena kedua efek ini terkait dengan interaksi antara suhu dan tatanan magnetik, mereka dianggap khusus untuk paduan yang dipesan secara magnetis.

Menggunakan pemodelan mekanika kuantum prinsip pertama, para peneliti mengidentifikasi bagaimana plastisitas invarian juga terjadi pada paduan non-magnetik ketika keseimbangan struktural ada pada tingkat atom antara struktur padat kubik dan heksagonal. Temuan baru memperluas palet fenomena invar dan komposisi material, dengan implikasi yang jelas untuk aplikasi baru.