På udkig efter stærkere stål giver et systematisk kig på 120 kombinationer af legeringselementer ledetråde

Dekarbonisering af biler kræver ikke kun et skift fra benzinmotorer til elektriske motorer, men også kvalitetsståldele, der hjælper motorerne med at køre og samtidig mindske køretøjernes vægt. Højtydende stålmaterialer kan tilbyde mere støjsvage ture og modstå slitage fra højhastighedsrotation i motorer. For at skabe dem skal processen med at modificere ståloverfladen med kulstof-, nitrogen- og legeringselementer optimeres.

For at forstå vekselvirkningerne mellem elementer i stål er der foretaget en systematisk undersøgelse af en forskningsgruppe fra Osaka Metropolitan University ledet af lektor Tokuteru Uesugi fra Graduate School of Informatics. Gruppen beregnede teoretisk 120 kombinationer af, hvordan 12 legeringselementer, inklusive aluminium og titanium, interagerer med kulstof under karburering og nitrogen i nitreringsprocessen.

Resultaterne blev offentliggjort i ISIJ International .

Resultaterne viste, at når titanium placeres i et specifikt arrangement, binder det sig til nitrogen eller kulstof, og hærder jernet. Gruppens analytiske data viste også, at legeringselementet skal have en større metallisk radius end jernatomet for at binde godt.

"Selvom det ikke var let at belyse mekanismen ud fra resultaterne af adskillige beregninger, brugte vi multipel lineær regression og stratificeret analyse gennem trial and error," sagde professor Uesugi. "Disse resultater forventes at bidrage til en bedre forståelse af mekanismerne bag stålforstærkning og forbedret holdbarhed og til udvikling af overlegne materialer."

Flere oplysninger: Tokuteru Uesugi et al., Interaktioner mellem interstitielle og substituerende elementer af opløste diatomiske og triatomiske klynger i α -Fe fra First-principles Calculations, ISIJ International (2024). DOI:10.2355/isijinternational.ISIJINT-2024-062

Leveret af Osaka Metropolitan University