Nov čas za titan (3)
Nanoprepleteni titan
(Nadaljevanje)
Pred kratkim sta Minor in Robert Ritchie, profesorja znanosti o materialih in strojništva, razvila pionirsko metodo množične obdelave za izdelavo čistega titana, ki je cenejši in daje kovino z večjo natezno trdnostjo in duktilnostjo.
profesorji Daryl Chrzan, Mark Asta in Andrew Minor stojijo ob elektronskem mikroskopu TEAM I
Profesorji znanosti o materialih in inženirstva (z leve) Daryl Chrzan, Mark Asta in Andrew Minor s projektom TEAM I (Mikroskop s popravljeno transmisijsko elektronsko aberacijo) v Nacionalnem centru za elektronsko mikroskopijo Berkeley Lab. (Fotografija Adam Lau / Berkeley Engineering)
Poleg zlitin je še en način za krepitev strukturnih kovin prilagajanje velikosti kristalov – znanih tudi kot zrna –, ki sestavljajo kovino, s toplotno in mehansko obdelavo, kot je valjanje ali stiskanje. Z zmanjšanjem velikosti zrn na submikrometre ali nanometre lahko raziskovalci uvedejo tako imenovane nanotwinned strukture ali napake v kovini, ki jih povzročajo poravnane kristalne strukture. Nanotvojne strukture izboljšajo trdnost in zmanjšajo tveganje zloma, saj delujejo kot ovira za planarne zdrse. S prilagajanjem razmika in orientacije nanotwinned struktur, pravi Minor, je mogoče mehanske lastnosti še dodatno optimizirati. Toda tradicionalne metode za to niso niti trivialne niti poceni.
Namesto tega so Minor, Ritchie in sodelavci v čistem titanu s kriomehanskim postopkom uvedli več nanotviniranih struktur. Uporabili so kockaste kose titana, ki so bili vzdolž treh strani stisnjeni v tekočem dušiku. Nežno stiskanje, pravi Minor, nadzoruje gostoto nanotviniranih struktur, ki krepijo kovino, hkrati pa ohranjajo njeno začetno zrnato strukturo. Najboljše od vsega pa je, da postopek ni odvisen od močne vročine in je morda bolj trajnosten način izdelave titana za veliko širši obseg uporabe kot danes.
Mehanske lastnosti kriokovanega materiala, zlasti trdnost in duktilnost, se ohranijo pri izjemno visokih in kriogenih temperaturah. Minor pravi, da je zaradi zmogljivosti nanoprepletenega titana idealen za stvari, kot so izjemno vroči reaktivni motorji, pa tudi za zelo mrzla delovna okolja, ki bi nakazovala uporabo, kot so zadrževalni obroči za superprevodne magnete, strukturne dele rezervoarjev za utekočinjeni zemeljski plin, pa tudi materiale, ki jih je treba uporabiti. izpostavljeni okolju globokega oceana ali globokega vesolja.
Na vprašanje, ali bo nov komercialni postopek izdelave titana nekega dne kmalu uveden v obseg, Minor pravi, zakaj ne? Težje je izvajati stvari, kot je Krollov postopek, ki se uporablja danes, kjer je treba material električno izolirati in celoten postopek zahteva ogromne količine energije. "In to krio-kovanje, veste, samo dajali bi stvari v kopel."
