(Phys.org) - Een team van onderzoekers uit China en Frankrijk heeft de hardheid van nanograined metalen aangepast door elektrodepositie en gloeien toe te passen. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap , het team beschrijft hun techniek en suggereert enkele toepassingen waarvan zij denken dat ze baat kunnen hebben bij dergelijke metaalbehandelingen.

Normale metalen hebben de neiging om harder te worden naarmate hun korrelgrootte kleiner wordt (zoals beschreven door de Hall-Petch-relatie), maar hetzelfde geldt niet altijd voor bepaalde metalen met nanokorrels - ze worden zelfs zachter. In normale metalen, kleinere korrelgrootte verhoogt de sterkte vanwege pileups tussen korrels - de pileups werken tegen dislocatie, waardoor het moeilijker wordt om het metaal te buigen of te breken. Maar wanneer de korrelgrootte op nanoschaal is (van 10 tot 30 nm groot), dingen veranderen, want in plaats van stapels, granen kunnen soms gewoon bewegen als ze gestrest zijn. Dit betekent dat sommige metalen met nanokorrels zelfs zachter kunnen worden naarmate er meer migratie plaatsvindt. In deze nieuwe poging de onderzoekers ontdekten een manier om graanmigratie te manipuleren waarmee ze de hardheid van een metaal konden aanpassen.

De nieuwe techniek omvatte het gebruik van elektrodepositie (met behulp van elektriciteit om opgeloste metalen te verminderen om coatings te vormen) en gloeien (verwarmen en vervolgens langzaam laten afkoelen) van een monster van nikkel en molybdeen. Hierdoor duwde het molybdeen in de grenzen tussen nikkelkorrels, die verhinderde dat de nikkelkorrels onder stress migreerden. Het resultaat was een nikkelmetaal gemaakt met nanokorrels dat veel sterker was dan wanneer het met conventionele middelen was gemaakt.

De onderzoekers melden dat hoe kleiner de korrels, hoe beter hun techniek werkte, waardoor ze verschillende gesynthetiseerde versies van nanograined metalen konden maken die buitengewoon hard waren - in sommige gevallen zo hard als keramiek. Ze geloven dat hun techniek zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van nieuwe metalen met een ongekende hardheid of coatings die andere zachtere of gevoeligere materialen zouden kunnen beschermen. Ze merken op dat hun techniek het mogelijk maakt om metalen met sterk verschillende hardheidsgraden te creëren door de korrelgrootte en de mate waarin elektrodepositie wordt gebruikt versus uitgloeien te variëren en of het überhaupt wordt gesynthetiseerd, wat fabrikanten meer mogelijkheden geeft bij het ontwerpen van producten.

© 2017 Fys.org