Κράμα αλουμινίου δυνατό σαν ανοξείδωτο ατσάλι

Τρίτη, 30 Ιανουαρίου 2018 17:32
Purdue University/ Marshall Farthing

Επιστήμονες παρουσίασαν μέθοδο δημιουργίας ενός εξαιρετικά δυνατού κράματος αλουμινίου, το οποίο είναι αντίστοιχο του ανοξείδωτου ατσαλιού- ένα επίτευγμα με πιθανές βιομηχανικές εφαρμογές.

«Τα περισσότερα κράματα αλουμινίου είναι μαλακά και έχουν εκ των πραγμάτων χαμηλή μηχανική δύναμη, που στέκεται εμπόδιο στην ευρύτερη βιομηχανική χρήση» λέει ο Ξινγκχάνγκ Ζανγκ, καθηγητής της Σχολής Μηχανολογίας Υλικών του Purdue University. «Ωστόσο, κράματα αλουμινίου υψηλής δύναμης και μικρού βάρους, με δύναμη συγκρίσιμη αυτής του ανοξείδωτου ατσαλιού θα έφερναν επανάσταση στην αεροδιαστημική βιομηχανία και την αυτοκινητοβιομηχανία».

Νέες έρευνες δείχνουν πώς είναι δυνατή η μεταβολή της μικροδομής του αλουμινίου έτσι ώστε να έχει μεγαλύτερη δύναμη και να είναι πιο εύπλαστο. Τα ευρήματα αυτά παρουσιάστηκαν σε δύο ερευνητικά papers, εκ των οποίων το πιο πρόσφατο δημοσιεύτηκε online στις 22 Ιανουαρίου στο Advanced Materials και το προηγούμενο τον Νοέμβριο στο Nature Communications.

PURDUE ENGINEERING

To νέο, εξαιρετικά δυνατό αλουμίνιο είναι δυνατό μέσω της εισαγωγής «σφαλμάτων στοίβαξης», ή στρεβλώσεων στην κρυσταλλική δομή του. Αν και η παραγωγή αυτών είναι δύσκολη σε μέταλλα όπως ο χαλκός και το ασήμι, είναι δύσκολη η εισαγωγή τους στο αλουμίνιο.

Το κρυσταλλικό πλέγμα ενός μετάλλου αποτελείται από μια επανειλημμένη αλληλουχία ατομικών στρώσεων. Εάν ένα από αυτά λείπει, προκύπτει «σφάλμα στοίβαξης». Στο μεταξύ, μπορούν να σχηματιστούν «δίδυμα όρια» που αποτελούνται από δύο στρώσεις σφαλμάτων στοίβαξης. Ένα είδος σφαλμάτων στοίβαξης, το αποκαλούμενο «φάση 9R», είναι πολλά υποσχόμενο, σύμφωνα με τον Ζανγκ.

«Έχει αποδειχτεί ότι τα δίδυμα όρια είναι δύσκολο να εισαχθούν στο αλουμίνιο. Ο σχηματισμός της φάσης 9R στο αλουμίνιο είναι ακόμα πιο δύσκολος» σημειώνει. Ωστόσο, οι επιστήμονες της ερευνητικής ομάδας βρήκαν τρόπο να το καταφέρνουν αυτό, με αποτέλεσμα τη δημιουργία κραμάτων αλουμινίου που είναι συγκρίσιμα με το ανοξείδωτο ατσάλι, ή ακόμα και πιο δυνατά από αυτό. Όπως σημειώνει ο Ζανγκ, η κατανόηση νέων μηχανισμών στρέβλωσης θα επιτρέψει τον σχεδιασμό νέων, υψηλής δύναμης και εύπλαστων μεταλλικών υλικών.