Onderzoekers van de South Ural State University werken aan een innovatief, Super licht, en supersterke staalsoort genaamd bainiet. Dit nieuwe materiaal heeft potentiële toepassingen in de luchtvaartindustrie, machinebouw en de defensie-industrie.

De ontwikkelingen zijn gepubliceerd in Fysica van metalen en metallografie . De auteurs van het artikel zijn doctor in de wetenschappen (natuurkunde en wiskunde), Professor Djalal Mirzayev en universitair hoofddocent van de afdeling Opto-informatica van het SUSU Instituut voor Natuurwetenschappen en Wiskunde Ivan Buldashev.

Zeer sterk en smeedbaar staal

Staal is een legering van ijzer en koolstof, maar afhankelijk van de temperatuur waarop het strijkijzer wordt verwarmd, het is mogelijk om verschillende staalconstructies te verkrijgen. Dit komt omdat binnen het interval van nul tot 911 graden Celsius, de eigenschappen van ijzer veranderen volledig. Bij een temperatuur lager dan 911 graden Celsius, austeniet komt in een meer kneedbare en zachte fase genaamd ferriet, die wordt gevormd met langzame afkoeling. Bij de productie, ferriet wordt gebruikt voor machinale bewerking. Echter, met schokkoeling, austeniet vormt een superharde fase die martensiet wordt genoemd.

"Martensiet is een vaste fase van staal, omdat tijdens snelle afkoeling, koolstof kan niet volledig als carbide worden afgescheiden en blijft 'vastzitten' in de structuur. In aanvulling, tijdens dit soort koeling, veel microscopische defecten verschijnen - dislocaties, die niet gevaarlijk zijn, maar het staal verzwakken. Martensiet is tegelijkertijd een harde en brosse structuur. Ons doel is om staal te maken dat de hoge hardheid van martensiet en voldoende kneedbaarheid behoudt, en is daarom sterker, " zegt Djalal Mirzayev.

Nieuw staal voor de olie-industrie

De basis van het huidige onderzoek is bainiet, wat vergelijkbaar is met martensiet. Het wordt geproduceerd door elementen als nikkel toe te voegen, chroom, mangaan en silicium. Het behouden van het hoogste niveau van kracht, bainiet heeft een hogere kneedbaarheid dan martensiet. Echter, de kneedbaarheid van bainiet is niet ultiem. De onderzoekers van SUSU werken aan het verkrijgen van carbidevrij bainiet, waardoor het mogelijk wordt om de slagvastheid te vergroten, aangezien carbidedeeltjes spanningsconcentratoren zijn die breuk stimuleren. Een ander belangrijk aspect is het verkorten van de productietijd die nodig is voor dit soort staal.

Het is belangrijk op te merken dat dit nieuwe staal 15 tot 30 procent sterker zal worden. Het zou toepassing kunnen vinden in de defensie-industrie en de olie-industrie. Buizen gemaakt van hardmetaalvrij bainiet hebben niet alleen een hoge slagvastheid, ze zullen ook duurzaam sterk zijn in arctische klimaten. In de toekomst, gaan de wetenschappers op zoek naar de optimale samenstelling van nieuw staal, waarvan de eigenschappen afhangen van de industrie waarvoor het materiaal bestemd is.