.
Mikor egy gyártó kitalálja a tökéletes anyagot, erős, könnyű és rugalmas a három fő jelző, ami eszébe juthat. Ezek a tulajdonságok ugyanis lehetővé teszik, hogy az anyagot a legkülönbözőbb alkalmazásokban lehessen használni, miközben képes ellenállni a hatalmas igénybevételeknek. Most egy új kutatás egy új titánötvözet kifejlesztéséhez vezetett, amelyet a jelenleg forgalomban lévő kereskedelmi titánötvözetek közül a legerősebbnek neveztek. Ez az új ötvözet nagy hatással lehet az autógyártásra, a repülőgépgyártásra és még sok másra.
A szénszálakat széles körben a legújabb és legjelentősebb anyagforradalomként fogadták el, de ez az új titánötvözet elviheti a tortát. A Ti185 névre keresztelt ötvözetet valójában körülbelül 50 évvel ezelőtt állították elő először. A nyers gyártási folyamat azonban egy olyan következetlen fémkeveréket eredményezett, ahol az anyag egyes helyeken erős, máshol viszont törékeny volt. A kohászok akkoriban megpróbálták a nyers titánt vaszal, valamint vanádiummal és alumíniummal keverni, hogy létrehozzák a Ti185-öt. A probléma az volt, hogy a keverék végül összecsomósodott a vassal, ami hibákhoz vezetett a késztermékben. A kohászok egészen mostanáig nem tudták előállítani a kereskedelmi célú ötvözetet.
A tiszta titán valójában nem túl erős, ezért ahhoz, hogy a gyártók által keresett tulajdonságokkal rendelkezzen, ötvözetet kell létrehozni. A napjainkban a repülőgép- és űrhajógyártásban használt gyakori titánötvözetek szilárdságának növelése érdekében az amerikai Energiaügyi Minisztérium Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) kutatói kidolgoztak egy módszert a Ti185 megfizethető előállítására. Ezt úgy érték el, hogy az atomokat egy meghatározott mintázatban úgy rendezték el, hogy egy speciális nanoszerkezetet alkossanak.
Ez volt az első alkalom, hogy a kutatók közelről láthatták ezt az atomi elrendezést, majd ezek a tudósok egy lépéssel tovább léptek. A PNNL kutatói ezután úgy manipulálták a nanoszerkezetet, hogy létrehozták a valaha kifejlesztett legerősebb titánötvözetet. Az új eljárás további előnye, hogy a hagyományos titánötvözetek előállításához képest költséghatékonyabb.
“Azt találtuk, hogy ha először egy magasabb hőmérsékletű hőkezeléssel, majd egy alacsony hőmérsékletű hőkezelési lépéssel hőkezeljük, akkor 10-15 százalékkal erősebb titánötvözetet hozhatunk létre, mint bármely jelenleg forgalomban lévő kereskedelmi titánötvözet, és nagyjából kétszer olyan erős, mint az acél” – mondta Arun Devaraj, a PNNL anyagtudósa. bit.ly/2blCAPu
A kutatók az ötvözet szilárdságát úgy tesztelték, hogy addig húzták vagy feszítették, amíg a titán nem ment tönkre. A Ti185 10-15%-kal erősebbnek bizonyult a hagyományos titánötvözeteknél, ami monumentális eredmény, ami az alacsony előállítási költséggel párosulva csak még lenyűgözőbb. A Ti185 körülbelül kétszer olyan erős, mint az autógyártásban használt autóipari acél, és a súlya is feleakkora.
APNNL eredményei messze túlmutatnak a titánnal való munkán. Lehet, hogy még több ötvözet javítására is képesek lesznek használni az eljárásukat.
“Ez kitolja a határait annak, amit a titánötvözetekkel tehetünk, – Most, hogy megértettük, mi történik, és miért van ennek az ötvözetnek ilyen nagy szilárdsága, a kutatók úgy vélik, hogy képesek lehetnek más ötvözetek módosítására is, szándékosan olyan mikroszerkezetek létrehozásával, amelyek úgy néznek ki, mint a Ti185-ben”. magyarázza Devaraj.
Ez a kutatás még több úttörő metallurgiai felfedezéshez vezethet, amelyek segíthetnek a világot előbbre vinni. Új repülőgépek, űrtechnológiák és fogyasztói autók’ hamarosan ezekre a fejlett ötvözetekre támaszkodhatnak, és ez talán csak a kezdet. A kivételesen nagy szilárdságú anyagok előállításának képessége a költségek alacsonyan tartása mellett a gyártók álma.