Videnskab
 Science >> Videnskab >  >> nanoteknologi

Forskere etablerer en kommercielt levedygtig proces til fremstilling med lovende ny klasse af metaller

Grafisk abstrakt. Kredit:Overflade- og belægningsteknologi (2024). DOI:10.1016/j.surfcoat.2024.130719

Nanostrukturerede legeringer med høj entropi - metaller fremstillet af en kaotisk blanding af flere forskellige elementer - viser meget lovende brug i industrier som rumfart og bilindustrien på grund af deres styrke og stabilitet ved høje temperaturer sammenlignet med almindelige metaller.



Men de er dyre og energikrævende at producere. Nu har forskere, der arbejder med den canadiske lyskilde (CLS) ved University of Saskatchewan (USask), fundet en meget billigere og nemmere måde at fremstille dem på, hvilket åbner døren for kommercielle applikationer.

Michel Haché, en materialeingeniør ved University of Toronto, og kolleger bekræftede, at elektroaflejring er en omkostningseffektiv og let skaleret måde at skabe disse legeringer på. Elektrodeposition - som involverer opløsning af metalioner i vand og derefter bruge en elektrisk strøm til at trække dem ud af væsken og danne faste materialer - er den samme proces, som bruges til at lave forkromede motorcykeldele. Resultaterne er offentliggjort i tidsskriftet Surface and Coatings Technology .

U af T-gruppen fandt ud af, at legeringer lavet af flere forskellige metaller - nikkel, jern, kobolt, wolfram og molybdæn - kunne modstå temperaturer op til 500 °C sammenlignet med kun 270 °C for rent nikkel og var stærkere og hårdere end deres mindre komplekse modstykker. "Vi bruger kaos i materialestrukturen til at frembringe interessante egenskaber," siger han.

Kredit:Canadisk lyskilde

Og de fandt ud af, at jo mere kaos de tilføjede til en legering, jo bedre blev den – op til et punkt. Legeringer fremstillet med fire forskellige elementer kunne modstå temperaturer 100°C højere end legeringer fremstillet med kun tre, men tilføjelse af et femte element førte ikke til yderligere forbedringer.

Det er en ekstra bonus, siger Haché, for det er nemmere og billigere at arbejde med færre elementer. "Det giver os mulighed for at være mere effektive, når vi leder efter nye applikationer," siger han.

Disse legeringer kan være nyttige til fremstilling af værktøjer eller dele til applikationer, hvor temperaturer og mekaniske belastninger kan være ekstremt høje, såsom i bil- og rumfartsindustrien, siger Haché. "Overalt hvor vi forsøger at presse materialer til deres absolutte grænser," siger han.

Flere oplysninger: Michel J.R. Haché et al., Termisk stabilitet af elektroaflejrede nanostrukturerede højentropi legeringer, Surface and Coatings Technology (2024). DOI:10.1016/j.surfcoat.2024.130719

Leveret af Canadian Light Source




Varme artikler