Akceptuję
W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczone w Państwa urządzeniu końcowym. Możecie Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności

Zamknij X
Szkolenia3

Naukowy styl życia

Nauka i biznes

Strona główna Informacje
Dodatkowy u góry
Dodatkowy u góry

Recepta na 'szklisty' metal

"Od dziesięcioleci próbowano uzyskać takie materiały" - mówi Zhao Ping Lu z Oak Ridge National Laboratory w Tennessee. Lu i jego współpracownicy ostatecznie znaleźli prawidłowy przepis na nadanie stygnącej stali "szklistej" konsystencji.

W normalnych metalach atomy zazwyczaj układają się w sposób uporządkowany i "krystaliczny". Tymczasem w bezpostaciowych ciałach stałych, np. szkle, atomy nie są uporządkowane, ale bardziej przypominają atomy w płynie - z tym, że mniej lub bardziej "stoją" w miejscu.

Metale o takiej "nieporządnej" strukturze atomowej są zwykle twardsze i bardziej wytrzymałe niż ich "krystaliczne" odpowiedniki. Dlatego są materiałem wyjątkowo atrakcyjnym dla inżynierów. Bezpostaciowe stopy można wykorzystać np. do budowy samolotów tak wytrzymałych, jakie powstają w sposób tradycyjny, ale z użyciem mniejszej ilości materiału, a zatem - lżejszych.

Jest jednak problem - stopy metali bezpostaciowych są najczęściej bardzo drogie. Te dostępne na rynku składają się głównie z drogich cyrkonu lub palladu. Bezpostaciowa wersja stali (na bazie żelaza) znacznie by te koszty ograniczyła.

"Wszystkie pierwiastki, jakie wykorzystujemy w naszych stopach, są tanie" - podkreśla Lu. Jak ocenia, uzyskanie "szklistej" stali może zmniejszyć koszt metali bezpostaciowych niemal siedmiokrotnie.

Jest to jednak wciąż dużo w porównaniu z ceną zwykłej stali. Mało prawdopodobne jest więc, aby w bliskiej przyszłości wykorzystywano bezpostaciową stal np. w budownictwie miejskim. Można jej jednak użyć do celów bardziej specjalistycznych, np. do pokrywania maszyn przemysłowych, do sprzętu sportowego (np. w rakietach do tenisa i kijów golfowych) oraz do implantów medycznych.

Bezpostaciową stal stworzono już wcześniej, uzyskiwano ją jednak w bardzo małej skali. Jeśli odlewa się ją w bloczkach o przekroju większym niż około 4 mm, części stopu krystalizuje się, zmniejszając jej wytrzymałość i twardość.

Lu i jego współpracownicy odkryli, jak uniknąć tego problemu. Najważniejsze, to znaleźć odpowiednie pierwiastki, które należy domieszać do żelaza (stal to żelazo z małą domieszką węgla). Większość stali przemysłowej zawiera też jednak domieszki innych pierwiastków, np. chromu (stal nierdzewna).

Naukowcy z zespołu Lu wykorzystali w swojej pracy żelazo z chromem, manganem, molibdenem, węglem, borem i - co najważniejsze - rzadkim metalem itrem. Stop zawierający około 1,5 proc. itru pozostaje stopiony przy stosunkowo niskiej temperaturze, co sprzyja zestalaniu się bezpostaciowej struktury.

Itr spowalnia też wzrost kryształów, które - pojawiając się zwykle w czasie stygnięcia stopu - sprzyjają krystalizacji stali.

Do tej pory Lu uzyskał metalowe sztabki o szerokości 12 mm - to jednak maksimum, jakie mógł osiągnąć dzięki technice laboratoryjnej, którą dysponuje. "Sądzę, że mogą być większe" - mówi Lu.

Stal bezpostaciowa ma jeszcze jedną zaletę: dopóki mocno się jej nie schłodzi, w przeciwieństwie do zwykłej stali nie działają na nią magnesy. Lu twierdzi, że w związku z tym może mieć ona ważne zastosowania wojskowe.

Szczegóły w piśmie "Physical Review Letters".

PAP

Chcesz o tym porozmawiać na FORUM?

Drukuj PDF
wstecz Podziel się ze znajomymi

Recenzje




Energia na czarną godzinę
26-09-2017

Energia na czarną godzinę

7 lipca 2017 r. wystartował do wyścigu z czasem Elon Musk, jeden z najsłynniejszych dziś przemysłowców, twórca SpaceX i Tesli.

Kierownik Laboratorium  XXI wieku
04-09-2017

Kierownik Laboratorium XXI wieku

Portal Laboratoria.net objął patronatem wydarzenie: Kierownik Laboratorium XXI wieku, które odbędzie się 3- 6 październik 2017 w Janowie Podlaskim

Bolą Cię plecy? Wciągnij brzuch
25-09-2017

Bolą Cię plecy? Wciągnij brzuch

Aktywizacja m.in. mięśni poprzecznych brzucha zmniejsza obciążenia działające na odcinek lędźwiowy kręgosłupa nawet o 25 proc..

Informacje dnia: Nowe sposoby obrazowania bijącego serca Naukowcy z UMK stworzą spersonalizowany implant Kompozyty dla przyszłych silników samolotowych Nanogwiazdki pomogą w badaniu choroby Alzheimera Innowacyjne powłoki chroniące przed utlenianiem i korozją Energia na czarną godzinę Nowe sposoby obrazowania bijącego serca Naukowcy z UMK stworzą spersonalizowany implant Kompozyty dla przyszłych silników samolotowych Nanogwiazdki pomogą w badaniu choroby Alzheimera Innowacyjne powłoki chroniące przed utlenianiem i korozją Energia na czarną godzinę Nowe sposoby obrazowania bijącego serca Naukowcy z UMK stworzą spersonalizowany implant Kompozyty dla przyszłych silników samolotowych Nanogwiazdki pomogą w badaniu choroby Alzheimera Innowacyjne powłoki chroniące przed utlenianiem i korozją Energia na czarną godzinę

Partnerzy

GoldenLine Fundacja Kobiety Nauki Obywatele Nauki NeuroSkoki Portal MaterialyInzynierskie.pl Biomantis Uni Gdansk MULTITRAIN I MULTITRAIN II Nauki przyrodnicze KOŁO INZYNIERÓW PB ICHF PAN FUNDACJA JWP NEURONAUKA BIOOPEN 2016 Mlodym Okiem Nanotechnologia Lodz Genomica SYMBIOZA 2017 Podkarpacka Konferencja Młodych Naukowców UAM CISNIENIE POZNAN Analityka Nauka w Polsce CITTRU - Centrum Innowacji, Transferu Technologii i Rozwoju Uniwersytetu Akademia PAN Chemia i Biznes Farmacom Świat Chemii Forum Akademickie Biotechnologia     Geodezja „Pomiędzy naukami – zjazd fizyków i chemików” WIMC WARSZAWA 2016 Konferencja Biomedyczna Projektor Jagielloński Instytut Lotnictwa EuroLab