Poladdan çox, güclü, yüngül alüminium ərintiləri olan avtomobillərin istehsalı yanacaq səmərəliliyini yaxşılaşdıra və elektrik avtomobilinin çeşidini genişləndirə bilər, lakin materialın yüksək temperaturda qeyri-sabitliyi ərintiləri geniş şəkildə qəbul etməkdən çəkindirdi.

Titan karbidin (TiC) kiçik, möhkəmləndirici hissəciklərinin birbaşa ərimiş alüminiumun içərisində yaradılması metal matris nanokompozit adlanan daha güclü, temperatura davamlı alüminium əsaslı materialla nəticələnir.

Bu nöqtəyə qədər tədqiqatçılar bu nanohissəciklərin necə əmələ gəldiyini və ya onların mikrostrukturdakı digər xüsusiyyətlərlə necə qarşılıqlı əlaqədə olduğunu və materialın sənaye miqyasında istehsalına mane olduğunu başa düşməyiblər.

Miçiqan Universitetinin tədqiqatçıları nanohissəciklərin necə əmələ gəldiyinə, harada yerləşdiyinə və ərimiş metalın daha da bərkiməsini necə asanlaşdırdığına dair ilk baxışı təmin etmək üçün unikal yüksək ayırdetməli, 3D rentgen texnikasından istifadə ediblər. İşlə bağlı məqalə Acta Materialia -nın sentyabr sayında dərc olunacaq .

UM-da materialşünaslıq, mühəndislik və kimya mühəndisliyi üzrə dosenti Ashwin Shahani deyir: “Əksər metallar maye halında öz ömürlərini başlayır. Onların maye haldan bərkə necə çevrilməsi son nəticədə onların mikrostrukturlarını və deməli, xassələrini və tətbiqlərini müəyyən edəcək”. və tədqiqatın həmmüəllifi.

“Tədqiqat bizə nanohissəciklərin tökmədə ikinci dərəcəli fazalarla necə qarşılıqlı əlaqədə olduğunu dəqiq anlamağa imkan verdi ki, bu da son yarım əsrdə böyük problem idi”.Oynamaq

00:0000:12SəssizParametrlərPIPTam ekrana daxil olun

Nanohissəciklərin ölçüsü 100 nanometrdən və ya millimetrin on mində biri olduğundan, tədqiqatçılar metal mikrostrukturunu 3D-də zədəsiz şəkildə vizuallaşdırmaq üçün sinxrotron əsaslı rentgen nanotomoqrafiyası adlı güclü təsvir texnikasından istifadə etdilər – bu, ənənəvi görüntüləmə yanaşmaları ilə mümkün deyil.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=8188791252&adk=2329133447&adf=1857921027&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1722622824&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-08-3d-visualization-aluminum-nanocomposite-auto.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTAuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI3LjAuNjUzMy43MyIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJOb3QpQTtCcmFuZCIsIjk5LjAuMC4wIl0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTI3LjAuNjUzMy43MyJdLFsiQ2hyb21pdW0iLCIxMjcuMC42NTMzLjczIl1dLDBd&dt=1722622557595&bpp=26&bdt=2540&idt=2264&shv=r20240731&mjsv=m202407250101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3D4affe4131dd5dd5c%3AT%3D1721801852%3ART%3D1722622537%3AS%3DALNI_MbUC-Ae2mgUQk_YcX7zH0MS_3PKkA&eo_id_str=ID%3D88459bb7dce951d5%3AT%3D1721801852%3ART%3D1722622537%3AS%3DAA-AfjbtvqJSL4Gv5AGhtgiPqyom&prev_fmts=0x0%2C1423x739&nras=2&correlator=5802022507433&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=900&u_w=1440&u_ah=860&u_aw=1440&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=347&ady=2509&biw=1423&bih=739&scr_x=0&scr_y=0&eid=44759876%2C44759927%2C44759837%2C44798934%2C95334527%2C95334830%2C95337026%2C95337869%2C31085704%2C95336521%2C95339221%2C95336267%2C21065724%2C31078663%2C31078665%2C31078668%2C31078670&oid=2&pvsid=2252182567721285&tmod=1486214061&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1440%2C0%2C0%2C0%2C1440%2C739&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=0&td=1&tdf=0&psd=W251bGwsbnVsbCwibGFiZWxfb25seV80IiwxXQ..&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=M

Tədqiqatçılar vizual görüntüləri əldə etmək üçün titan karbid (TiC) ilə gücləndirilmiş alüminium kompozit yaratdılar. Bu, karbon tozu və titan tərkibli duzun qarışığının alüminium əriməsi ilə reaksiyaya girdiyi flux yardımlı reaksiyanı əhatə edirdi.

3D rekonstruksiyaları , diametri 200 nm-dən çox olan TiC nanohissəciklərində birbaşa əmələ gələn titan alüminid (Al ₃ Ti) intermetal strukturlarının gözlənilməz müxtəlifliyini aşkar etdi . Bu halda, Al ₃ Ti kristalları qeyri-adi bir ortoqonal boşqab quruluşuna çevrildi. Bu arada, 200 nanometr həddindən kiçik olan TiC nanohissəcikləri bərkimə zamanı Al _{3 Ti intermetal plitələrini parçalayaraq budaqlanmış strukturlar əmələ gətirir.}

Tədqiqatçılar görüntüləmə ilə yanaşı, təcrübələrdə məkan-zaman “boşluqlarını” doldurmaq və mikro strukturun formalaşması mexanizmini təklif etmək üçün faza-sahə simulyasiyalarından istifadə ediblər.

“İndi bizdə sübut var ki, nanohissəciklər intermetalliklərdən çox əvvəl əmələ gəlir, əksinə deyil, bu, ilk növbədə nanohissəciklərin nüvələşməsi ilə bağlı mühüm təsirlərə malikdir” dedi Şahani.

Əldə edilən bu nəticələrlə sənaye tərəfdaşları indi geniş miqyasda alüminium kompozitləri istehsal edərkən TiC və Al _{3 Ti əmələ gəlməsinə rəhbərlik edə bilər – istənilən mikrostruktur və onunla əlaqəli xassələrə nail olmaq üçün bərkimə yollarını və ya ərinti kimyalarını tənzimləyir.}

“Biz uzun müddətdir ki, nanoölçülü hissəciklərin metal matrisli kompozitlərin işini yaxşılaşdıra biləcəyini bilirik, lakin materiallar miqyasda istehsal oluna bilməzdi. Biz indi sənaye tərəfdaşlarımıza yüngül çəkilərin artırılması prosesini optimallaşdırmağa imkan verəcək formalaşma mexanizmlərini başa düşürük. Tətbiqlər,” Robert H. Lurie Mühəndislik Professoru və UM Elektrikli Avtomobil Mərkəzinin direktoru və tədqiqatın həmmüəllifi Alan Taub dedi.

Daha çox məlumat: Aaron Gladstein et al, Al/TiC metal matrix nanokompozitinin sintezi zamanı TiC nanohissəciklərinin və Al ₃ Ti intermetallarının əmələ gəlməsi mexanizmlərinin birbaşa sübutu , Acta Materialia (2024). DOI: 10.1016/j.actamat.2024.120189

Jurnal məlumatı: Acta Materialia 

Michigan Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir