Szuperfémtől csökkenhet a benzinszámla

A szilícium-karbid nanorészecskékkel kevert magnézium forradalmasíthatja a repülőgépek, autók és mobil elektronikai készülékek gyártását

2016. március 06., vasárnap, 19:53

Címkék: alumínium autóipar légiipar magnézium nanométer nanotechnológia szilícium-karbid UCLA UCLA

Az UCLA rendkívül magas fajlagos szilárdsággal és merevség/súly aránnyal rendelkező szuperős, mégis könnyű fémszerkezetet kísérletezett ki. A szilícium-karbid nanorészecskékkel megerősített magnéziumból készült repülőgépek, űrhajók és autók kevesebb üzemanyagot égetnének el, de a mobil elektronikai és az orvosbiológiai eszközök gyártásában is szerepet kaphat az új fémötvözet.

A szuperfém előállításához az UCLA Henry Samueli Műszaki Iskola által vezetett csapat új módszert dolgozott ki a nanorészecskék olvadt fémekben történő egyenletes elosztásához és stabilizálásához. Az általuk leírt skálázható gyártási metódus több nagy teljesítményű könnyűfém előállítása felé nyitja meg az utat.

„Korábban is ismert volt, hogy a nanorészecskék a plaszticitás csökkentése nélkül képesek a fémek, különösen a magnéziumhoz hasonló könnyűfémek szilárdságának növelésére, de eddig nem voltunk képesek a nanorészecskék olvadt fémben történő egyenletes eloszlatására – magyarázta Xiaochun Li, a kutatás vezetője. – A fizika és az anyagmegmunkálás együttes alkalmazása kiküszöbölte ezt a hiányosságot, és az így készült fémek jobban megfelelnek napjaink energiatakarékosságra és fenntarthatóságra vonatkozó elvárásainak.”

A teherhordó elemként szolgáló strukturális fémeket nagyrészt az építő- és a gépjárműipar használja. A legkönnyebb strukturális fémnek számító magnézium az alumínium sűrűségének mindössze kétharmadával rendelkezik. A szilícium-karbid pedig egy ipari vágóeszközökhöz használt kerámia. A kutatók által a magnéziumba juttatott nagyszámú, 100 nanométernél is kisebb szilícium-karbid részecske jelentősen javította annak szilárdságát, merevségét, plaszticitását és tartósságát még magas hőmérsékleten is.

Balra a vegytiszta fém, jobbra a magnéziumból és szilícium-karbid nanorészecskékből álló új fémszerkezet. A középen lévő „oszlop” négy mikrométer átmérőjű

A kerámiarészecskékről korábban is tudtuk, hogy a fémek megerősítésének potenciális megoldását jelentik, de a mikroméretű kerámiarészecskék a plaszticitás csökkenését eredményezik. A nano mérettartományban azonban a részecskék még adott esetben javíthatják is a fém formálhatóságát. Az ilyen méretű kerámiarészecskék azonban vonzzák egymást, ezért az egyenletes szétoszlás helyett hajlamosak egymáshoz tapadni.

A probléma megoldásához a kutatók a részecskéket olvadt magnézium-cink ötvözetben keverték el. Az új metódus a nanorészecskék mozgásának kinetikus energiáját használja fel, ami stabilizálja a diszperziót, és megakadályozza a csomósodást. A fém merevségének további növelése érdekében a kutatók az úgynevezett nagynyomású csavarás eljárást is alkalmazták. Az eredmény egy forradalmi tulajdonságokkal és funkcionalitással rendelkező új fémszerkezet lett.

Az új fém (helyesebben fém nanokompozit) 14 százalék szilícium-karbid nanorészecskét és 86 százalék magnéziumot tartalmaz. A magnéziumról tudni érdemes, hogy bőségesen áll rendelkezésre, és használata nem okoz környezeti károkat.

www.ucla.edu

Keresés
Bejelentkezés / Regisztráció
Austria transfers

Média Partnerek