Վոլֆրամը հատկապես հարմար է որպես նյութ անոթի խիստ լարված մասերի համար, որոնք պարունակում են տաք միաձուլման պլազմա, քանի որ այն ամենաբարձր հալման կետ ունեցող մետաղն է:Թերությունը, սակայն, նրա փխրունությունն է, որը սթրեսի պայմաններում այն ​​դարձնում է փխրուն և հակված վնասելու:Այժմ Գարչինգի Մաքս Պլանկի պլազմայի ֆիզիկայի ինստիտուտի (IPP) կողմից մշակվել է նոր, ավելի դիմացկուն բաղադրյալ նյութ:Այն բաղկացած է միատարր վոլֆրամից՝ ներկառուցված պատված վոլֆրամի մետաղալարերով:Իրագործելիության ուսումնասիրությունը հենց նոր ցույց տվեց նոր միացության հիմնական պիտանիությունը:

IPP-ում անցկացված հետազոտության նպատակն է ստեղծել էլեկտրակայան, որը, ինչպես արևը, էներգիա է ստանում ատոմային միջուկների միաձուլումից:Օգտագործված վառելիքը ցածր խտության ջրածնի պլազմա է:Միաձուլման կրակը բռնկելու համար պլազման պետք է սահմանափակվի մագնիսական դաշտերում և տաքացվի մինչև բարձր ջերմաստիճան:Միջուկում ձեռք է բերվում 100 միլիոն աստիճան:Վոլֆրամը շատ խոստումնալից մետաղ է որպես տաք պլազմայի հետ անմիջական շփման բաղադրամասերի նյութ:Սա ապացուցվել է IPP-ի լայնածավալ հետազոտություններով:Այնուամենայնիվ, մինչ այժմ չլուծված խնդիրը նյութի փխրունությունն էր. վոլֆրամը կորցնում է իր ամրությունը էլեկտրակայանի պայմաններում:Տեղական սթրեսը` լարվածությունը, ձգումը կամ ճնշումը, չեն կարող խուսափել նյութի մի փոքր զիջելով:Փոխարենը ձևավորվում են ճաքեր. հետևաբար, բաղադրիչները շատ զգայուն են արձագանքում տեղային ծանրաբեռնվածությանը:

Այդ իսկ պատճառով IPP-ն փնտրում էր լոկալ լարվածությունը բաշխելու ունակ կառույցներ։Մանրաթելերով ամրացված կերամիկաները ծառայել են որպես մոդելներ. Օրինակ, փխրուն սիլիցիումի կարբիդը հինգ անգամ ավելի ամուր է դառնում, երբ ամրացվում է սիլիցիումի կարբիդի մանրաթելերով:Մի քանի նախնական ուսումնասիրություններից հետո IPP-ի գիտնական Յոհան Ռիշը պետք է ուսումնասիրեր, թե արդյոք նմանատիպ բուժումը կարող է աշխատել վոլֆրամ մետաղի հետ:

Առաջին քայլը նոր նյութի արտադրությունն էր։Վոլֆրամի մատրիցը պետք է ամրացվեր ծածկված երկար մանրաթելերով, որոնք կազմված էին մամլված վոլֆրամի մետաղալարից՝ բարակ մազերի նման:Հաղորդալարերը, որոնք ի սկզբանե նախատեսված էին որպես լուսավոր թելեր լույսի լամպերի համար, որտեղ մատակարարվում էր Osram GmbH-ի կողմից:IPP-ում ուսումնասիրվել են դրանք ծածկելու տարբեր նյութեր, ներառյալ էրբիումի օքսիդը:Ամբողջովին պատված վոլֆրամի մանրաթելերն այնուհետև հավաքվել են միասին՝ զուգահեռ կամ հյուսված:Լարերի միջև բացերը վոլֆրամով լրացնելու համար Յոհան Ռիշը և նրա գործընկերները նոր գործընթաց մշակեցին անգլիական արդյունաբերական գործընկեր Archer Technicoat Ltd.-ի հետ համատեղ: Մինչդեռ վոլֆրամի մշակման մասերը սովորաբար սեղմվում են մետաղի փոշուց բարձր ջերմաստիճանի և ճնշման տակ, ավելին. Գտնվել է միացության արտադրության նուրբ մեթոդ. վոլֆրամը նստում է լարերի վրա գազային խառնուրդից՝ միջին ջերմաստիճանում քիմիական գործընթաց կիրառելով:Սա առաջին անգամն էր, որ վոլֆրամով ամրացված վոլֆրամը հաջողությամբ արտադրվեց՝ ստանալով ցանկալի արդյունք. առաջին փորձարկումներից հետո նոր միացության ճեղքվածքային ամրությունն արդեն եռապատկվել էր առանց մանրաթելային վոլֆրամի նկատմամբ:

Երկրորդ քայլը ուսումնասիրելն էր, թե ինչպես է դա աշխատում: Որոշիչ գործոնը ցույց տվեց, որ մանրաթելերը կամրջում են մատրիցայի ճաքերը և կարող են նյութի մեջ տեղային գործող էներգիան բաշխել:Այստեղ մանրաթելերի և վոլֆրամի մատրիցայի միջերեսները, մի կողմից, պետք է լինեն բավական թույլ, որպեսզի տեղի ունենան ճաքերի առաջացման ժամանակ, իսկ մյուս կողմից՝ բավականաչափ ամուր, որպեսզի փոխանցեն ուժը մանրաթելերի և մատրիցայի միջև:Ճկման թեստերում դա կարելի էր ուղղակիորեն դիտարկել ռենտգեն միկրոտոմոգրաֆիայի միջոցով:Սա ցույց տվեց նյութի հիմնական գործառույթը:

Այնուամենայնիվ, նյութի օգտակարության համար որոշիչն այն է, որ ուժեղացված ամրությունը պահպանվում է, երբ այն կիրառվում է:Յոհան Ռիշը ստուգել է դա՝ ուսումնասիրելով նմուշները, որոնք փխրուն են եղել նախնական ջերմային մշակման արդյունքում:Երբ նմուշները ենթարկվում էին սինքրոտրոնային ճառագայթման կամ դրվում էին էլեկտրոնային մանրադիտակի տակ, դրանք ձգելով և ճկելով նույնպես հաստատեցին այս դեպքում նյութի բարելավված հատկությունները.

Այսպիսով, կարգավորվում են նոր նյութը հասկանալու և արտադրելու սկզբունքները:Այժմ նմուշները պետք է արտադրվեն գործընթացի բարելավված պայմաններում և օպտիմիզացված միջերեսներով, ինչը նախապայման է լայնածավալ արտադրության համար:Նոր նյութը կարող է հետաքրքրություն առաջացնել նաև միաձուլման հետազոտության ոլորտից դուրս: