Wetenschappers van de Universiteit van Birmingham hebben beschreven hoe microscopisch kleine kristallen groeien en van vorm veranderen in gesmolten metalen terwijl ze afkoelen, in onderzoek dat baanbrekend is in het onderzoek naar legeringen en de weg vrijmaakt voor het verbeteren van de treksterkte van legeringen die worden gebruikt bij gieten en lassen.

Hun onderzoek, vandaag gepubliceerd in Acta Materialia, gebruikte high-speed synchrotron-röntgentomografie om de veranderende kristalstructuren in gesmolten legeringen te 'fotograferen' terwijl ze afkoelen.

De studie toont aan dat als aluminium-koperlegering afkoelt, het stollingsproces begint met de vorming van gefacetteerde dendrieten, die worden gevormd door een laag-voor-laag stapeling van basiseenheden die slechts micrometer groot zijn. Deze eenheden beginnen als L-vormig en stapelen zich op elkaar als bouwstenen, maar als ze afkoelen, veranderen ze van vorm en transformeren ze in een U-vorm en uiteindelijk een uitgeholde kubus, terwijl sommige op elkaar worden gestapeld om prachtige dendrieten te vormen.

De studie werd geleid door Dr. Biao Cai, van de School of Metallurgy and Materials van de Universiteit van Birmingham, wiens onderzoek al heeft aangetoond hoe magnetische velden de kristalgroei beïnvloeden.

Dr. Cai merkte op:"De bevindingen van deze nieuwe studie geven een echt inzicht in wat er op microniveau gebeurt wanneer een legering afkoelt, en tonen de vorm van de basisbouwstenen van kristallen in gesmolten legeringen. De kristalvorm bepaalt de sterkte van de definitieve legering, en als we legeringen kunnen maken met fijnere kristallen, kunnen we sterkere legeringen maken."

Hij voegde eraan toe:"De resultaten staan ​​​​in schril contrast met de klassieke kijk op dendrietvorming in koellegeringen en openen de deur naar het ontwikkelen van nieuwe benaderingen die de vorming van intermetallische kristallen kunnen voorspellen en beheersen."

Dr. Cai's eerdere onderzoek heeft geresulteerd in een nieuwe technologie om de kwaliteit van gerecycled aluminium te verbeteren door ijzer uit gesmolten legering te verwijderen in een eenvoudig, goedkoop proces dat magneten en een temperatuurgradiënt gebruikt.

De technologie is het onderwerp van een octrooiaanvraag ingediend door University of Birmingham Enterprise. Het heeft ook financiering aangetrokken van de Midlands Innovation Commercialization of Research Accelerator en de EPSRC-Impact Acceleration Account, waardoor Biao een grootschalig prototype heeft kunnen bouwen dat tot 1000 C loopt en een magneet van 1 Tesla gebruikt.

Het prototype wordt momenteel getest met behulp van ingots die worden geleverd door de Tandom Metallurgical Group, die een internationale handelsactiviteit exploiteert vanuit haar basis in Congleton, Cheshire, waar ze aluminiumlegeringen, hoofdlegeringen produceren en aluminiumproducten, schroot en slakken recyclen.

Dr. Cai verwacht de resultaten van de tests te publiceren en de demonstrator voor het einde van het jaar aan de industrie te presenteren, met als doel industriële medewerkers te vinden die tests willen uitvoeren in gieterijomgevingen in combinatie met bestaande productielijnen. + Verder verkennen

Aluminiumrecyclingtechnologie versterkt door kristallisatieonderzoek