एक ऐसी सामग्री की कल्पना करें जो पंख की तरह हल्की और फिर भी स्टील की तरह मजबूत हो - ऐसी सफलता उद्योगों को बदल देगी। मैग्नीशियम मिश्र धातुएँ इस उल्लेखनीय क्षमता की पेशकश करती हैं, लेकिन उन्हें एक महत्वपूर्ण चुनौती का सामना करना पड़ता है: जब उनकी ताकत बढ़ती है, तो उनकी कठोरता कम हो जाती है, जिससे पारंपरिक धातुओं को बदलने की उनकी क्षमता सीमित हो जाती है। क्या मैग्नीशियम मिश्रधातुओं को मजबूत और सख्त दोनों बनाने का कोई तरीका है? इसका उत्तर शॉट पीनिंग तकनीक में है।

ऊर्जा दक्षता और पर्यावरणीय स्थिरता को प्राथमिकता देने वाले युग में, हल्का डिज़ाइन आवश्यक हो गया है। मैग्नीशियम मिश्र धातुएँ अपने असाधारण शक्ति-से-वजन अनुपात के लिए धातुओं के बीच में खड़ी होती हैं, जो उन्हें प्रदर्शन से समझौता किए बिना वजन कम करने के लिए आदर्श बनाती हैं। ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों में, मैग्नीशियम घटक वाहन के वजन को कम कर सकते हैं, ईंधन दक्षता में सुधार कर सकते हैं और उत्सर्जन को कम कर सकते हैं। एयरोस्पेस में, हल्के विमान संरचनाएं उड़ान प्रदर्शन को बढ़ाती हैं और परिचालन लागत कम करती हैं।

अपने फायदों के बावजूद, मैग्नीशियम मिश्र धातुओं को सीमाओं का सामना करना पड़ता है। एक प्रमुख मुद्दा ताकत और कठोरता को संतुलित करना है - एक "सीसॉ प्रभाव" जहां एक को बेहतर बनाने से अक्सर दूसरा कमजोर हो जाता है। मैग्नीशियम की क्रिस्टलीय संरचना और कमरे के तापमान पर सीमित स्लिप सिस्टम के परिणामस्वरूप खराब प्लास्टिक विरूपण प्रतिरोध होता है, जिससे भंगुर फ्रैक्चर का खतरा बढ़ जाता है। यह उच्च-तनाव वाले अनुप्रयोगों में सुरक्षा संबंधी चिंताएँ पैदा करता है।

जब समग्र भौतिक गुणों को अनुकूलित करना मुश्किल साबित होता है, तो सतह संशोधन एक विकल्प प्रदान करता है। अनुसंधान से पता चलता है कि अधिकांश भौतिक विफलताएँ सतह पर उत्पन्न होती हैं। सतह को मजबूत करके - पहनने के प्रतिरोध, थकान शक्ति और अन्य गुणों को बढ़ाकर - इंजीनियर किसी सामग्री के जीवनकाल और विश्वसनीयता को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ा सकते हैं। इसे एक सुरक्षात्मक "कवच" के रूप में सोचें जो सामग्री को बाहरी क्षति से बचाता है।

ग्रेडिएंट माइक्रोस्ट्रक्चर डिज़ाइन में हालिया प्रगति एक आशाजनक समाधान प्रदान करती है। यह दृष्टिकोण सतह से कोर तक अनाज के आकार और संरचना में एक क्रमिक संक्रमण बनाता है, सतह की कठोरता को आंतरिक कठोरता के साथ जोड़ता है। एक केक की कल्पना करें जिसके बाहर कुरकुरा कारमेल परत और अंदर नरम क्रीम है - ढाल सूक्ष्म संरचना इसी तरह ताकत और लचीलेपन को संतुलित करती है।

मैग्नीशियम मिश्रधातुओं में इस ढाल संरचना को बनाने के लिए, शॉट पीनिंग तकनीक अमूल्य साबित होती है। यह लागत प्रभावी सतह उपचार उच्च गति वाले सूक्ष्म-प्रोजेक्टाइल (आमतौर पर स्टील या सिरेमिक मोतियों) के साथ सामग्री पर बमबारी करता है, जिससे प्लास्टिक विरूपण उत्पन्न होता है जो सतह की सूक्ष्म संरचना और यांत्रिक गुणों को बदल देता है। कल्पना करें कि अनगिनत छोटे हथौड़े सतह को संकुचित कर रहे हैं, जिससे वह सघन और सख्त हो गई है।

शॉट पीनिंग तीन प्राथमिक प्रभावों के माध्यम से सामग्री के प्रदर्शन को बढ़ाती है:

1. प्लास्टिक विरूपण:प्रोजेक्टाइल के प्रभाव से सतह सख्त हो जाती है, ताकत और कठोरता में उल्लेखनीय वृद्धि होती है - जैसे एक सुरक्षात्मक आवरण जुड़ना।

2. जाली दोष:यह प्रक्रिया अव्यवस्थाएं और रिक्तियां उत्पन्न करती है जो आगे विकृति में बाधा डालती है, ताकत बढ़ाती है - आंतरिक बाधाएं पैदा करने के समान।

3. अनाज शोधन:तीव्र विरूपण सतह के दानों को तोड़ता है, यहाँ तक कि नैनोक्रिस्टल भी बनाता है। छोटे दानों का अर्थ है अधिक सीमाएँ, और अधिक विरूपण का विरोध करना-पत्थरों को बजरी में बदलने के समान।

जबकि पारंपरिक शॉट पीनिंग मुख्य रूप से थकान प्रतिरोध में सुधार करती है, "गंभीर शॉट पीनिंग" (एसएसपी) गहरी, अधिक स्पष्ट ढाल संरचनाएं बनाने के लिए उच्च-तीव्रता वाले मापदंडों का उपयोग करती है - जैसे धातुओं के लिए गहरी-ऊतक मालिश।

AZ31, उत्कृष्ट फॉर्मेबिलिटी और वेल्डेबिलिटी के साथ व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला मैग्नीशियम मिश्र धातु, वाहनों में एल्यूमीनियम और स्टील को बदलने के लिए विशेष वादा दिखाता है। हालाँकि, इसकी ताकत-कठोरता संतुलन में सुधार की आवश्यकता है। ट्विन-रोल कास्टिंग (टीआरसी), एक अभिनव उत्पादन विधि, पारंपरिक रोलिंग की तुलना में कम लागत पर बेहतर अनाज संरचनाएं प्रदान करती है।

शोधकर्ताओं ने सूक्ष्म संरचना और यांत्रिक गुणों का विश्लेषण करते हुए अलग-अलग शॉट आकार (0.40–3.18 मिमी) और वायु दबाव (0.06–0.22MPa) के साथ टीआरसी-निर्मित AZ31 शीट का परीक्षण किया। मुख्य निष्कर्ष:

• बड़े शॉटगहरी विरूपण परतें बनाएं लेकिन सतह का खुरदरापन बढ़ सकता है।

• उच्च दबावप्रभाव तेज़ करें लेकिन सतह के टूटने का ख़तरा है।

• लंबे समय तक पेशाब करनाकठोरता को बढ़ाता है लेकिन थकान से नुकसान पहुंचा सकता है।

150 डिग्री सेल्सियस पर पोस्ट-पीनिंग एनीलिंग ने ताकत का त्याग किए बिना लचीलेपन में और सुधार किया।

शॉट पीनिंग से मैग्नीशियम मिश्र धातुओं के लिए नई संभावनाएं खुलती हैं। मापदंडों को सटीक रूप से नियंत्रित करके, इंजीनियर एक साथ कई गुणों को अनुकूलित करने के लिए ग्रेडिएंट संरचनाओं को तैयार कर सकते हैं। जैसे-जैसे यह तकनीक विकसित होती है, मैग्नीशियम मिश्र धातु का ऑटोमोटिव, एयरोस्पेस और इलेक्ट्रॉनिक्स में व्यापक उपयोग होगा - हल्के, टिकाऊ इंजीनियरिंग समाधानों को आगे बढ़ाना।