Forskning baner vejen for stærkere legeringer

Forskere fra University of Birmingham har beskrevet, hvordan mikroskopiske krystaller vokser og ændrer form i smeltede metaller, efterhånden som de afkøles, i forskning, der bryder nye veje inden for legeringsforskning og baner vejen for at forbedre trækstyrken af ​​legeringer, der bruges til støbning og svejsning.

Deres forskning, offentliggjort i dag i Acta Materialia, brugt højhastigheds synkrotron røntgentomografi til at 'fotografere' de skiftende krystalstrukturer i smeltede legeringer, mens de afkøles.

Undersøgelsen viser, at når aluminium-kobber-legeringen afkøles, starter størkningsprocessen med dannelsen af ​​facetslebne dendritter, som dannes ved en lag-for-lag-stabling af basisenheder, der kun er mikrometer store. Disse enheder starter som L-formede og stables oven på hinanden som byggeklodser, men efterhånden som de afkøles ændrer de form og forvandles til en U-form og til sidst en udhulet terning, mens nogle af dem stables sammen til smukke dendritter.

Undersøgelsen blev ledet af Dr. Biao Cai fra University of Birminghams School of Metallurgy and Materials, hvis forskning allerede har vist, hvordan magnetiske felter påvirker krystalvækst.

Dr. Cai kommenterede:"Resultaterne fra denne nye undersøgelse giver et reelt indblik i, hvad der sker på mikroniveau, når en legering afkøles, og viser formen af ​​de grundlæggende byggesten af ​​krystaller i smeltede legeringer. Krystalformen bestemmer styrken af ​​den endelig legering, og hvis vi kan lave legeringer med finere krystaller, kan vi lave stærkere legeringer."

Han tilføjede:"Resultaterne står i direkte kontrast til den klassiske opfattelse af dendritdannelse i kølelegeringer og åbner døren til udvikling af nye tilgange, der kan forudsige og kontrollere dannelsen af ​​intermetalliske krystaller."

Dr. Cais tidligere forskning har resulteret i en ny teknologi til at forbedre kvaliteten af ​​genanvendt aluminium ved at fjerne jern fra smeltet legering i en enkel, billig proces, der bruger magneter og en temperaturgradient.

Teknologien er genstand for en patentansøgning indgivet af University of Birmingham Enterprise. Det har også tiltrukket finansiering fra Midlands Innovation Commercialization of Research Accelerator og EPSRC-Impact Acceleration Account, som har gjort det muligt for Biao at bygge en storskala prototype, der løber til 1000 C og bruger en 1 Tesla-magnet.

Prototypen testes i øjeblikket ved hjælp af ingots leveret af Tandom Metallurgical Group, som driver en international handelsvirksomhed fra sin base i Congleton, Cheshire, hvor de producerer aluminiumslegeringer, masterlegeringer og genbruger aluminiumsprodukter, skrot og slagg.

Dr. Cai forventer at offentliggøre resultaterne af testene og fremvise demonstratoren for industrien inden årets udgang, med det formål at finde industrielle samarbejdspartnere, der er villige til at køre test i støberimiljøer i kombination med eksisterende produktionslinjer. + Udforsk yderligere

Teknologi til genbrug af aluminium boostet af krystalliseringsforskning