Ученые горят и холодны, чтобы получить монокристаллический металл

Ученые горят и холодны, чтобы получить монокристаллический металл

Новый метод нагрева некоторых металлов может привести к улучшенным сейсмостойким конструкционным материалам.

Японская команда, возглавляемая исследователями из Университета Тохоку, нашла экономически эффективный способ улучшить свойства некоторых металлов «формы памяти», известных своей способностью вернуться к своей первоначальной форме после деформирования. Этот метод может проложить путь для массового производства этих улучшенных металлов для различных применений, в том числе сейсмостойких строительных материалов.

Большинство металлов состоит из большого количества кристаллов. Однако в некоторых случаях свойства металлов улучшаются, когда они образованы из монокристалла, но монокристаллические металлы дороги для производства.

В настоящее время исследователи разработали более дешевый способ производства, который использует феномен, известный как «ненормальный рост зерна». Используя этот метод, множественные «зерна» металла или кристаллы растут нерегулярно, некоторые - за счет других, когда он подвергается воздействию тепла.

Техника команды использует несколько циклов нагрева и охлаждения, чтобы стимулировать рост монокристаллического металлического стержня длиной 70 см и диаметром 15 мм, что очень велико по сравнению с размерами современных баров сплава с памятью формы. Это делает его пригодным для строительства и гражданского строительства, говорит Тосихиро Омори из Университета Тохоку, ведущего исследователя исследования.

Для получения крупного монокристаллического металлического стержня металлический сплав нагревают до 900 ° С, затем охлаждают до 500 ° С в пять раз. Затем следуют четыре цикла нагревания до 740 ° C, затем охлаждение до 500 ° C. Наконец, металл нагревается в последний раз до 900 ° C. Все эти циклы нагрева / охлаждения необходимы для получения монокристаллического металла.

Сплав, используемый исследователями, который сделан из меди, алюминия и марганца, является хорошо известным металлом памяти формы, который легко разрезать машинами. Увеличение размера кристаллов металла резко повышает его эластичность, а изменение их формы делает металл довольно сильным. Благодаря этим комбинированным характеристикам металл может оказаться полезным для строительных конструкций, которые могут выдерживать землетрясения.

«Поскольку данный способ выгоден для массового производства монокристаллов из-за простоты процесса, это открытие открывает путь для применения монокристаллов с памятью формы для конструкционных материалов, таких как для сейсмических применений в зданиях и мостах», заключают исследователи в статье, посвященной этой работе в Nature Communications.