Fund tilbyder opskrift på finjustering af legeringer til brug ved høj temperatur

Superlegeringer, der tåler ekstremt høje temperaturer, kunne snart blive tunet endnu mere fint til specifikke egenskaber, såsom mekanisk styrke, som følge af nye resultater, der blev offentliggjort i dag.

Et fænomen relateret til invar-effekten-som gør det muligt for magnetiske materialer såsom nikkel-jern (Ni-Fe) -legeringer at undgå at ekspandere med stigende temperatur-blev rapporteret at have været opdaget i paramagnetisk, eller svagt magnetiseret, høj temperatur legeringer.

Levente Vitos, Professor ved KTH Royal Institute of Technology i Stockholm, siger den banebrydende forskning, som inkluderer en generel teori, der forklarer den nye invar -effekt, lover at fremme designet af højtemperaturlegeringer med enestående mekanisk stabilitet. Artiklen blev offentliggjort i Procedurer fra National Academy of Sciences af Amerikas Forenede Stater. Anført af Vitos, forskergruppen bestod af KTH -forskere Zhihua Dong, Wei Li og Stephan Schönecker.

Forkortelse for 'invariant, 'invar-plasticitet gør det muligt for magnetisk forstyrrede Ni-Fe-legeringer at vise praktisk talt uforanderlig deformationsadfærd over et bredt temperaturområde-hvilket gør dem ideelle til møller og andre mekaniske anvendelser ved ekstremt høje temperaturer.

Invar -effekten er imidlertid aldrig blevet fuldt ud forstået, og Vitos siger, at disse nye fund hjælper med at forklare de særegne højtemperaturegenskaber ved specielle legeringer, der bruges i jetmotorer, såsom nikkelbaserede superlegeringer.

Invar har to kendte effekter:termisk ekspansion og elasticitet (evnen til at springe tilbage efter bøjning, for eksempel). Fordi begge disse effekter er forbundet med samspillet mellem temperatur og magnetisk orden, de anses for at være specifikke for magnetisk ordnede legeringer.

Ved hjælp af kvantemekanisk modellering af første principper, forskerne identificerede, hvordan invariant plasticitet også forekommer i ikke-magnetiske legeringer, når der findes en strukturel balance på atomniveau mellem kubiske og sekskantede tætpakkede strukturer.

Den nye opdagelse stammer fra et langsigtet samarbejde med industrien for at finde alternativer til kræftfremkaldende kobolt i hårde metaller, såsom skæreværktøjer. Vitos siger, at dette fund udvider paletten af ​​invar -fænomener og materialesammensætninger, med klare konsekvenser for nye applikationer.

"Vores fund skaber en ny platform til at skræddersy egenskaber ved høj temperatur af teknologisk relevante materialer til plastisk stabilitet ved forhøjede temperaturer, " han siger.