Mokslo ir technologijų pasaulis

1940-aisiais buvo sukurtas AA 7075 aliuminio lydinys, kuris yra beveik toks pat stiprus kaip plienas, tačiau sveria tris kartus mažiau. Deja, šio lydinio panaudojimas buvo gana ribotas, kadangi dalys, pagamintos iš šio lydinio, negalėjo būti tarpusavyje suvirintos. Tačiau mokslininkai skelbia radę šios problemos sprendimo būdą.

7075 lydinio suvirinimo problema yra ta, kad šildant metalą – aliuminį, cinką, ir varį – pasireiškia „fazės segregacijos“ reiškinys ir dėl jo susidaro plyšiai išilgai suvirinimo siūlės ilgio. Tad tampa neįmanoma kokybiškai suvirinti šio lydinio detales.

Vadovaujama prof. Xiaochun’o Li, UCLA Samueli’o inžinerijos mokyklos komanda pasiryžo išspręsti šią problemą.

Jie pagamino plonus 7075 lydinio strypus, tačiau į jų sudėtį dar įtraukė ir mikroskopinių titano karbido dalelių.

Tad šie strypai buvo įdėti tarp didesnių aliuminio lydinio dalių, kurios turėjo būti sujungtos, ir plonieji strypai veikė kaip užpildas. Lankinio suvirinimo metu strypai pradeda lydytis, o titano karbido nanodalelės pašalina iki šiol buvusį proceso netolygumą.

„Nanodalelės priverčia skystojo metalo elementus vienodžiau kietėti ir taip užkertamas kelias fazių segregacijai“, - sakė prof. Li. „Fazių segregacija paprastai aušinimo metu blokuoja skysto metalo srautą, tokiu būdu sukeldama susitraukimą ir įtrūkius. Kadangi pridėjus nanodalelių metalas kietėja tolygiau, skystas metalas geriau pasiskleidžia kietėjimo metu ir neskyla dėl segregacijos.“

Šio pasiekimo rezultatai yra išties įspūdingi. Suvirintų jungčių tempimo stiprumas siekia iki 392 megapaskalių. Palyginimui, dažniausiai naudojamas 6061 aliuminio lydinys turi 186 megapaskalių suvirinimo stiprumą.

Be to, mokslininkai mano, kad 7075 lydinio suvirinimo stiprumą galima padidinti iki 551 megapaskalio, o tai jau atitinka plieno suvirinimo stiprumo lygį.

Ir nors 7075 lydinys jau naudojamas lėktuvų sparnuose bei fiuzeliažuose, jo lakštai paprastai turi būti sukniedyti. Dabar mokslininkai tikisi, kad gebėjimas jį suvirinti padidins šio lydinio panaudojimo galimybes.

„Naujoji technika tėra paprasta suktybė, tačiau tai gali suteikti galimybių plačiai panaudoti šį didelio stiprumo aliuminio lydinį ir tokią techniką naudoti didelio masto gamyklose, pavyzdžiui: automobilių ir dviračių, kur dažniausiai yra surenkamos jų dalys“, - sakė Li. „Įmonės galėtų naudoti tuos pačius procesus bei įrangą, kurią jau turi, ir tuo pačiu įtraukti šį itin stiprų aliuminio lydinį į savo gamybos procesus ir tada jų produktai būtų lengvesni, išlaikytų stiprumą ir būtų energetiškai efektyvesni.“

Skelbiama, kad Li ir jo komandos darbo rezultatais jau spėjo susidomėti dviračių gamintojas, kuris yra suinteresuotas pasinaudoti naujosios technologijos suteikiamais privalumais.

Plačiau su tyrimo rezultatais galite susipažinti moksliniame žurnale „Nature Communications“.