(Phys.org) —Ett team av forskare från Kina och Frankrike har justerat hårdheten hos nanograinerade metaller genom att applicera elektrodeponering och glödgning. I deras tidning publicerad i tidningen Vetenskap , teamet beskriver deras teknik och föreslår några applikationer som de tror kan ha nytta av sådana metallbehandlingar.

Normala metaller tenderar att bli hårdare när deras kornstorlek blir mindre (som beskrivs av Hall -Petch -förhållandet), men samma sak gäller inte alltid för vissa nanograinerade metaller - de växer faktiskt mjukare. I vanliga metaller, mindre kornstorlek ökar styrkan på grund av pålar mellan kornen - pålarna arbetar mot förskjutning, vilket gör det svårare för metallen att böjas eller bryta den. Men när kornstorleken är i nanoskala (från 10 till 30 nm i storlek), saker förändras, för att istället för hopningar, korn kan ibland helt enkelt röra sig när de är stressade. Detta innebär att vissa nanograinerade metaller faktiskt kan växa mjukare när mer migration sker. I denna nya insats, forskarna upptäckte ett sätt att manipulera spannmålsvandring som gjorde att de kunde justera hårdheten hos en metall.

Den nya tekniken innebar att man använder elektrodeponering (använder elektricitet för att reducera upplösta metaller för att bilda beläggningar) och glödgning (uppvärmning och låter sedan svalna långsamt) ett prov av nickel och molybden. Genom att göra detta pressade molybden in i gränserna mellan nickelkorn, vilket hindrade nickelkornen från att migrera under stress. Resultatet var en nickelmetall tillverkad med nanograiner som var mycket starkare än om den hade tillverkats på konventionellt sätt.

Forskarna rapporterar att ju mindre kornen, ju bättre deras teknik fungerade, vilket gjorde det möjligt för dem att skapa flera syntetiserade versioner av nanograinerade metaller som var utomordentligt hårda - i vissa fall lika hårda som keramik. De tror att deras teknik kan leda till utveckling av nya metaller med en aldrig tidigare skådad hårdhet eller beläggningar som kan skydda andra mjukare eller känsligare material. De noterar att deras teknik möjliggör skapande av metaller med mycket varierande hårdhetsgrad genom att variera kornstorlek och i vilken grad elektrodeponering används mot glödgning och om den alls syntetiseras, vilket ger tillverkare fler alternativ vid design av produkter.

© 2017 Phys.org