Jauns laiks titānam (3)
Nanotwind titāns
(Turpinājums)
Pavisam nesen Materiālzinātnes un mašīnbūves profesori Minors un Roberts Ričijs izstrādāja novatorisku lielapjoma apstrādes metodi, lai izgatavotu tīru titānu, kas ir lētāks un iegūst metālu ar lielāku stiepes izturību un elastību.
profesori Derils Krzans, Marks Asta un Endrjū Minors stāv pie TEAM I elektronu mikroskopa
Materiālzinātnes un inženierzinātņu profesori (no kreisās) Derils Krzans, Marks Asta un Endrjū Minors ar projektu TEAM I (transmisijas elektronu aberācijas koriģēts mikroskops) Bērklija laboratorijas Nacionālajā elektronu mikroskopijas centrā. (Fotogrāfija: Adam Lau / Berkeley Engineering)
Papildus sakausējumiem, vēl viens veids, kā stiprināt strukturālos metālus, ir pielāgot kristālu izmērus, kas pazīstami arī kā graudi, kas veido metālu, izmantojot termisko un mehānisko apstrādi, piemēram, velmēšanu vai presēšanu. Samazinot graudu izmēru līdz submikrometriem vai nanometriem, pētnieki var ieviest tā sauktās nanodvīņu struktūras vai metāla defektus, ko izraisa izlīdzinātas kristāla struktūras. Nanodvīņotās struktūras uzlabo izturību un samazina lūzumu risku, darbojoties kā šķērslis plakanām slīdēm. Pielāgojot nanodvīņu struktūru atstatumu un orientāciju, Minor saka, mehāniskās īpašības var optimizēt vēl vairāk. Bet tradicionālās metodes to darīt nav ne triviālas, ne lētas.
Tā vietā Minors, Ričijs un kolēģi ieviesa vairākas nanodvīņotas struktūras tīrā titānā, izmantojot kriomehānisko procesu. Viņi izmantoja kubveida titāna gabalus, kas tika saspiesti no trim pusēm šķidrā slāpeklī. Minor saka, ka maiga saspiešana kontrolē nanodvīņu struktūru blīvumu, kas stiprina metālu, vienlaikus saglabājot tā sākotnējo graudu struktūru. Pats labākais, ka process nav balstīts uz intensīvu karstumu un, iespējams, ilgtspējīgāku veidu, kā iegūt titānu daudz plašākam lietojumu klāstam nekā mūsdienās.
Kriokaltā materiāla mehāniskās īpašības, īpaši stiprība un elastība, notur ārkārtīgi augstu, kā arī kriogēno temperatūru. Minor saka, ka nanodvīņotā titāna veiktspēja padara to ideāli piemērotu, piemēram, ārkārtīgi karstiem reaktīvajiem dzinējiem, kā arī ļoti aukstām darba vidēm, kas liecina par tādiem lietojumiem kā supravadītāju magnētu fiksācijas gredzeni, sašķidrinātās dabasgāzes tvertņu konstrukcijas daļas, kā arī materiāli, kas izmantojami. pakļauti okeāna vai dziļā kosmosa vidē.
Jautāts, vai jaunais komerciālā līmeņa titāna ražošanas process kādu dienu drīzumā varētu tikt ieviests līdz mērogam, Minors saka, kāpēc gan ne? Ir grūtāk veikt tādas darbības kā mūsdienās izmantotais Kroll process, kur materiāls ir elektriski jāizolē, un viss process aizņem milzīgu enerģijas daudzumu. "Un šī kriokalšana, jūs zināt, mēs vienkārši liktu lietas vannā."