Elektrodeposition og udglødning bruges til at muliggøre justering af hårdhed i nanokornede metaller

(Phys.org) – Et team af forskere fra Kina og Frankrig har justeret hårdheden af ​​nanokornede metaller ved at anvende elektroaflejring og udglødning. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Videnskab , holdet beskriver deres teknik og foreslår nogle applikationer, som de mener kunne have gavn af sådanne metalbehandlinger.

Normale metaller har en tendens til at blive hårdere, efterhånden som deres kornstørrelse bliver mindre (som beskrevet af Hall-Petch-forholdet), men det samme gælder ikke altid for visse nanokornede metaller - de bliver faktisk blødere. I normale metaller, mindre kornstørrelse øger styrken på grund af pileups mellem korn - pileups modvirker dislokation, gør det sværere for metallet at blive bøjet eller at bryde det. Men når kornstørrelsen er på nanoskala (fra 10 til 30 nm i størrelse), ting ændrer sig, fordi i stedet for pileups, korn kan nogle gange simpelthen bevæge sig, når de er stressede. Dette betyder, at nogle nanokornede metaller faktisk kan blive blødere, efterhånden som der sker mere migration. I denne nye indsats, forskerne opdagede en måde at manipulere kornmigrering på, som gjorde det muligt for dem at justere hårdheden af ​​et metal.

Den nye teknik involverede anvendelse af elektroaflejring (brug af elektricitet til at reducere opløste metaller til dannelse af belægninger) og udglødning (opvarmning og derefter tillader at afkøle langsomt) en prøve af nikkel og molybdæn. Ved at gøre det skubbede molybdænet ind i grænserne mellem nikkelkorn, hvilket forhindrede nikkelkornene i at vandre under stress. Resultatet var et nikkelmetal lavet med nanokorn, der var meget stærkere, end hvis det var blevet fremstillet med konventionelle midler.

Forskerne rapporterer, at jo mindre kornene er, jo bedre deres teknik virkede, hvilket gjorde det muligt for dem at skabe flere syntetiserede versioner af nanokornede metaller, der var ekstraordinært hårde - i nogle tilfælde lige så hårde som keramik. De mener, at deres teknik kan føre til udviklingen af ​​nye metaller med hidtil uset hårdhed eller belægninger, der kan beskytte andre blødere eller mere følsomme materialer. De bemærker, at deres teknik giver mulighed for at skabe metaller med vidt varierende hårdhedsgrader ved at variere kornstørrelsen og i hvilken grad elektroaflejring bruges versus udglødning, og om det overhovedet er syntetiseret, hvilket giver producenter flere muligheder, når de skal designe produkter.

© 2017 Phys.org