Nowy materiał opracowany przez naukowców z chińskiego Tianjin University to stop aluminium umocniony dyspersyjnie tlenkami, wytrzymujący temperatury do 500oC. Zdolność ta rozwiązuje krytyczne ograniczenie tradycyjnych stopów aluminium, które są bardzo lekkie, ale szybko ulegają degradacji w temperaturze powyżej 400oC, co ogranicza ich zastosowanie w wielu obszarach lotnictwa i transportu. Szczegóły opisano w czasopiśmie Nature Materials.
Ten stop aluminium jest lepszy od pozostałych
Stopy aluminium są cenione ze względu na niską gęstość, wysoką wytrzymałość właściwą i doskonałą odporność na korozję. Jednakże ich ograniczona zdolność do utrzymywania tych właściwości w podwyższonych temperaturach ogranicza ich zastosowanie, szczególnie w lotnictwie i przemyśle kosmicznym, gdzie zarówno prędkość, jak i waga są czynnikami krytycznymi, a wysokie temperatury są powszechne.
Czytaj też: Naukowcy poprawili stuletnie prawo Murraya, by tworzyć lepsze materiały
Teraz uczeni wyprodukowali nowy materiał, wprowadzając ultradrobne i równomiernie rozproszone nanocząstki o dużej gęstości do stopu aluminium. Metoda ta znacznie poprawiła odporność stopu na wysokie temperatury, a wykazana wytrzymałość na rozciąganie przekracza 200 MPa (megapaskali) w temperaturze 500oC, przewyższając tradycyjne stopy aluminium ponad sześciokrotnie i wykazując zwiększoną stabilność.
Nasze podejście powinno umożliwić dyspersję najdrobniejszych nanocząstek w szerokiej gamie stopów do zastosowań związanych z wysokimi temperaturami. Nie ograniczamy się tylko do aluminium. Prof. He Chunnian z Tianjin University
Proces polega na włączeniu wysoce stabilnych nanocząstek tlenku magnezu do matrycy aluminiowej przy użyciu metalurgii proszków. Technika ta nie tylko zwiększa odporność cieplną materiału, ale także sprawia, że proces produkcyjny jest prosty, opłacalny i odpowiedni do produkcji masowej.
Praktyczne implikacje tego przełomu są ogromne. Technologia może przyspieszyć rozwój żaroodpornych stopów aluminium do silników lotniczych i innych kluczowych komponentów. Oczekiwania wobec opracowanego stopu aluminium są ogromne, więc niewykluczone, że jego zastosowania doczekamy się już niebawem.
Ponieważ branża lotnicza i transportowa w dalszym ciągu wymaga materiałów łączących w sobie lekkość z wysoką odpornością na ciepło, praca chińskich uczonych może odegrać kluczową rolę w sprostaniu tym wyzwaniom i przyspieszeniu postępu technologicznego.
Czytaj też: Każdy może być Spider-Manem. Ten materiał pozwoli chodzić po ścianach!
Rozwój ten ma również powiązanie z wcześniejszymi wysiłkami instytucji takich jak NASA, które w 2022 r. wprowadziły podobną metodę tworzenia wysokowydajnych, żaroodpornych stopów. Jednakże sukces zespołu z Tianjin w zakresie aluminium – metalu nieredukowalnego – oznacza wyjątkowe osiągnięcie, potencjalnie wyznaczające nowe standardy dla przyszłych badań i zastosowań w tej dziedzinie.
