Een aluminiumlegering die in de jaren 40 is ontwikkeld, belooft al lang te worden gebruikt in de automobielindustrie, behalve één belangrijk obstakel. Hoewel het bijna net zo sterk is als staal en slechts een derde van het gewicht, het is bijna onmogelijk om aan elkaar te lassen met de techniek die gewoonlijk wordt gebruikt om carrosseriepanelen of motoronderdelen te assembleren.

Dat komt omdat wanneer de legering tijdens het lassen wordt verwarmd, zijn moleculaire structuur zorgt voor een ongelijkmatige stroom van de samenstellende elementen - aluminium, zink, magnesium en koper, wat resulteert in scheuren langs de las.

Nutsvoorzieningen, ingenieurs van de UCLA Samueli School of Engineering hebben een manier ontwikkeld om de legering te lassen, bekend als AA 7075. De oplossing:infusie van titaniumcarbide nanodeeltjes - deeltjes die zo klein zijn dat ze worden gemeten in eenheden gelijk aan een miljardste van een meter - in AA 7075-lasdraden, die worden gebruikt als vulmateriaal tussen de te verbinden stukken. Een paper waarin het voorschot werd beschreven, werd gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

Door gebruik te maken van de nieuwe aanpak, de onderzoekers maakten lasverbindingen met een treksterkte tot 392 megapascal. (Ter vergelijking, een aluminiumlegering die bekend staat als AA 6061 en die veel wordt gebruikt in vliegtuig- en auto-onderdelen, heeft een treksterkte van 186 megapascal in lasverbindingen.) En volgens de studie, warmtebehandelingen na het lassen, zou de sterkte van AA 7075-verbindingen verder kunnen vergroten, tot 551 megapascal, wat vergelijkbaar is met staal.

Omdat het sterk maar licht is, AA 7075 kan helpen de brandstof- en batterijefficiëntie van een voertuig te verhogen, dus het wordt al vaak gebruikt om rompen en vleugels van vliegtuigen te vormen, waar het materiaal over het algemeen wordt verbonden door bouten of klinknagels in plaats van gelast. De legering is ook gebruikt voor producten die niet hoeven te worden verbonden, zoals smartphoneframes en karabijnhaken voor het beklimmen van rotsen.

Maar de weerstand van de legering tegen lassen, specifiek, aan het type las dat in de automobielindustrie wordt gebruikt, heeft verhinderd dat het op grote schaal werd aangenomen.

"De nieuwe techniek is gewoon een simpele draai, maar het zou een wijdverbreid gebruik van deze zeer sterke aluminiumlegering in massaproducten zoals auto's of fietsen mogelijk kunnen maken, waar onderdelen vaak aan elkaar worden geassembleerd, " zei Xiaochun Li, UCLA's Raytheon Professor of Manufacturing en hoofdonderzoeker van de studie. "Bedrijven zouden dezelfde processen en apparatuur kunnen gebruiken die ze al hebben om deze supersterke aluminiumlegering in hun productieprocessen op te nemen, en hun producten kunnen lichter en energiezuiniger zijn, met behoud van hun kracht."

De onderzoekers werken al samen met een fietsfabrikant aan prototype fietsframes die de legering zouden gebruiken; en de nieuwe studie suggereert dat toevoegdraden met nanodeeltjes het ook gemakkelijker kunnen maken om andere moeilijk te lassen metalen en metaallegeringen te verbinden.