Aluminiumslegering forskning kan gavne bemandede rummissioner

MIAMI-2-Mikroskoper og Ionacceleratorer til materialeundersøgelser-har hjulpet Dr. Matheus Tunes med at undersøge en ny legering, der vil hærde aluminium uden at øge vægten væsentligt.

Rumfartøjer opsendt fra Jorden skal være lette, men har stadig den rigtige mængde brændstof til at se dem opnå kredsløb. Hvis det er for tungt, den nødvendige mængde brændstof ville være uoverkommelig. En gang uden for Jordens beskyttende magnetfelt, et køretøj kan derefter blive udsat for potentielt ødelæggende mængder solstråling, som bliver vigtigere for enhver langvarig mission som f.eks. til Mars.

At lave rumfartøjer af aluminium er en løsning, da aluminium er et let, men stærkt materiale. Legeringer hjælper aluminium med at blive hårdere via nedbørsstyrkning, men strålingen i rummet kan opløse de hærdende bundfald med potentielt katastrofale og fatale konsekvenser for astronauter.

Men forskningen foretaget på MIAMI -2 i partnerskab med Montanuniversitaet Leoben (MUL) i Østrig har opdaget, at et bestemt hærdende bundfald af en ny aluminiumlegering - udviklet af en gruppe metallurger under ledelse af professor Stefan Pogatscher (MUL) - ikke opløses når bombarderet med partikelstråling sammenlignet med eksisterende data om bestråling af konventionelle aluminiumlegeringer.

Resultatet er en legering med en strålingsresistent hærdningsfase kaldet en T-fase, som har en kompleks krystalstruktur af Mg32 (Zn, Al) 49. Undersøgelsen førte til et papir, der er blevet offentliggjort i det prestigefyldte tidsskrift Advanced Science, sammen med et iøjnefaldende betræk.

"Ideen med papiret var at teste disse nye legeringer ved hjælp af MIAMI -faciliteterne, fordi vi kan udsætte legeringen for energisk partikelstråling og, på samme tid, overvåge effekten af ​​denne stråling på legeringsmikrostrukturen med et transmissionselektronmikroskop ", siger Matheus.

"Vi overvåger det krystallografiske signal fra T-fasen, da strålingen steg og observerede, at sammenlignet med andre konventionelle aluminiumlegeringer, legeringen, vi udviklede, var strålingstolerant - hvilket betyder, at hærdefasen ikke opløses under høje stråledoser.

"Det kaster lys over et meget spændende nyt forskningsfelt, vi kalder 'prototypiske rummaterialer til stjernestrålingsmiljøer'. En atomreaktor er også et ekstremt miljø, ligesom solen med solcyklusser, men dynamiske ustabilitet på solen, såsom solblusser og koronale masseudstødninger, er mere ekstreme end noget andet på Jorden. Solen er en meget effektiv atomfusionsreaktor og partikelaccelerator med høj energi. "

Dr. Graeme Greaves, Seniorforsker ved MIAMI Facility, tilføjer, "da Matt første gang kom til os fra Brasilien som postgraduate -studerende, ledte han altid efter nye projekter og skabte en række nye samarbejder, og jeg er meget glad for, at da han starter den næste del af sin karriere i Østrig og udvider sig til nye områder, han fortsætter med at samarbejde med os her på MIAMI -anlægget, med dette aluminiumslegeringsprojekt kun et eksempel. "

Med bemandede missioner til månen og Mars i øjeblikket planlagt, fordelene ved rumfartøjer, der er lette nok til at opsende og modstå stråling for at beskytte deres besætninger, er klare. Næste på dagsordenen for Matheus, Graeme og kolleger skal finde ud af, hvorfor legeringen opfører sig, som den gør, og hvilke yderligere fordele der kan være.

"Jeg er særlig stolt over, at jeg var færdig med min ph.d. i Huddersfield, Jeg er nu flyttet til Østrig, men arbejder fortsat med Graeme, "Tilføjer Matheus." Vi har et aktivt samarbejde, og 2021 bliver et travlt år for det fælles Huddersfield-Leoben rummaterialeforskningsprojekt ".

"Vi opdagede, at T-fasen er strålingstolerant, men vi har ikke opdaget, hvorfor det er. Vi har en idé, der involverer den kemiske kompleksitet af fasen, som vi mener kan føre til meget interessant forskning. Vi håber, at vi kan yde et vigtigt bidrag til yderligere menneskelig udforskning af rummet. "