Dr Peter Liddicoat bredvid atomsonden.
(PhysOrg.com) -- Internationellt team av forskare har upptäckt en ny superstark lättlegering och fått sina nyckelfynd publicerade i Naturkommunikation .
En forskare från North Carolina State University och kollegor har hittat ut ett sätt att tillverka en aluminiumlegering, eller en blandning av aluminium och andra element, lika stark som stål.
Det är viktigt, säger Dr Yuntian Zhu, professor i materialvetenskap och NC State-forskaren som är involverad i projektet, eftersom jakten på allt lättare – men starkare – material är avgörande för att ta fram allt från mer bränslesnåla bilar till säkrare flygplan.
I en artikel publicerad i tidskriften Naturkommunikation , Zhu och hans kollegor beskriver den nya nanoskala arkitekturen inom aluminiumlegeringar som har oöverträffad styrka men också rimlig plasticitet för att sträcka och inte gå sönder under stress. Kanske ännu viktigare, tekniken för att skapa dessa nanostrukturer kan användas på många olika typer av metaller.
Zhu säger att aluminiumlegeringarna har unika strukturella element som, när de kombineras för att bilda en hierarkisk struktur på flera nanoskalanivåer, gör dem superstarka och formbara.
Aluminiumlegeringarna har små byggstenar, kallas "korn, " som är tusentals gånger mindre än bredden på ett människohår. Varje korn är en liten kristall mindre än 100 nanometer i storlek. Större är inte bättre i material, Zhu säger, eftersom mindre korn ger starkare material.
Zhu säger också att aluminiumlegeringarna har ett antal olika typer av kristall-"defekter". Nanokristaller med defekter är starkare än perfekta kristaller.
Den oväntat höga förstärkningsnivån verkar bero på två faktorer. För det första, sättet som legeringselementen är anordnade i kornen antas öka legeringens dislokations-lagringskapacitet. För det andra, grupperingen av element mellan kornen kan begränsa tillväxten av nanokristaller, öka sammanhållningen av kornen, och motstå sprödhet och defektgenerering.
Avbildning av korn i nanostorlek inuti en aluminiumlegering. Färgade blubbar visar kornen:färgade prickar visar kluster av zink- och magnesiumatomer som stärker materialet. (Yonghao Zhao/UC Davis grafik)
Nu, Zhu planerar att arbeta med att stärka magnesium, en metall som är ännu lättare än aluminium. Han samarbetar med försvarsdepartementet i ett projekt för att göra magnesiumlegeringar starka nog att användas som kroppsskydd för soldater.
Zhus kollegor på Naturkommunikation papper är anslutna till University of Sydney i Australien; University of California, Davis; och Ufa State Aviation Technical University i Ryssland.
