(Phys.org)—Een gecombineerd team van onderzoekers verbonden aan het Army Research Laboratory in Aberdeen Proving Ground, Arizona State University en de University of North Texas hebben een nanokristallijne legering ontwikkeld die een hoge mechanische sterkte combineert met kruipweerstand bij hoge temperaturen. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Natuur , het team beschrijft hoe ze het materiaal en de eigenschappen ervan hebben gemaakt. Jonathan Cormier met Institut Pprime, UPR CNRS biedt een News &Views-artikel over het werk van het team in hetzelfde tijdschriftnummer en schetst enkele van de hindernissen die de legering in de weg staan ​​voor industriële toepassingen.

Zoals Cormier opmerkt, er zijn enkele toepassingen (zoals vliegtuigmotoren) die vereisen dat metaal zowel extreem sterk is als bestand tegen kruip (vervormingen die optreden als gevolg van langdurige stress) bij hoge temperaturen. Momenteel, superlegeringen worden gebruikt, maar ze hebben hun grenzen, en om die reden, nieuwe legeringen met betere eigenschappen worden gecreëerd om voordelen te bieden zoals meer efficiëntie (wat zou kunnen betekenen dat het brandstofverbruik wordt verminderd). In deze nieuwe poging de onderzoekers hebben een manier gevonden om kruip te verbeteren met een nanokristallijne legering die ze hebben ontwikkeld - dergelijke legeringen hebben doorgaans een slechte kruipweerstand vanwege de extreem kleine korrels die zijn gebruikt om ze te maken.

Om hun legering te maken, de onderzoekers begonnen met zeer kleine korrels koper en voegden vervolgens tantaaldeeltjes toe aan de grenzen tussen de afzonderlijke korrels om te voorkomen dat ze migreren - de bron van kruip. Het resultaat (waarbij meerdere malen bij -196°C werd gefreesd) was een legering met uitstekende kruipeigenschappen dankzij een stabiele microstructuur. Uit testen bleek dat deze ongeveer zes tot acht ordegroottes beter was dan andere nanokristallijne legeringen.

De ontwikkeling van de legering is belangrijk omdat het laat zien dat een nanokristallijne legering kruipvast gemaakt zou kunnen worden; toch zijn er nog steeds problemen die het gebruik ervan in industriële toepassingen verhinderen - zoals Cormier opmerkt, de belangrijkste daarvan zijn de bezorgdheid of het proces kan worden overgezet naar massaproductie. Ook, de verhoogde dichtheidsgrenzen in de legering maken deze gevoeliger voor oxidatie en de kruipweerstand van de legering moet werken bij hogere temperaturen dan de nieuwe legering kan verdragen.

© 2016 Fys.org