Nýr tími fyrir títan (3)

Nanotunnið títan

(Framhald)

Nú síðast þróuðu Minor og Robert Ritchie, prófessorar í efnisfræði og vélaverkfræði, brautryðjandi magnvinnsluaðferð til að búa til hreint títan sem er ódýrara og gefur málm með meiri togstyrk og sveigjanleika.

prófessorarnir Daryl Chrzan, Mark Asta og Andrew Minor standa við TEAM I rafeindasmásjána

Efnisvísinda- og verkfræðiprófessorar (frá vinstri) Daryl Chrzan, Mark Asta og Andrew Minor með TEAM I (Transmission Electron Aberration-corrected Microscope) verkefnið við National Center for Electron Microscopy í Berkeley Lab. (Mynd: Adam Lau / Berkeley Engineering)

Fyrir utan málmblöndur er önnur leið til að styrkja byggingarmálma að sníða stærð kristalla - einnig þekkt sem korn - sem mynda málminn með því að nota hita og vélræna vinnslu, svo sem velting eða pressun. Með því að minnka kornastærðina niður í undir-míkrómetra eða nanómetra geta vísindamenn kynnt svokallaða nanotvinnaða mannvirki, eða galla í málminum sem stafa af samræmdum kristalbyggingum. Nanotvinnuðu mannvirkin bæta styrk og draga úr hættu á beinbrotum með því að virka sem hindrun fyrir sléttum skriðum. Með því að sérsníða bil og stefnu nanotvinna mannvirkja, segir Minor, er hægt að fínstilla vélrænu eiginleikana enn frekar. En hefðbundnar aðferðir til þess eru hvorki léttvægar né ódýrar.

Þess í stað kynntu Minor, Ritchie og félagar mörg nanotvinnan mannvirki í hreinu títan með kryo-vélrænni ferli. Þeir notuðu teninglaga bita af títan sem voru pressaðir meðfram þremur hliðum í fljótandi köfnunarefni. Mjúka þjöppunin, segir Minor, stjórnar þéttleika nanotvinnaðra mannvirkja sem styrkja málminn en varðveita upphaflega kornabyggingu hans. Það besta af öllu er að ferlið byggir ekki á miklum hita og kannski sjálfbærari leið til að búa til títan fyrir mun fjölbreyttari notkunarmöguleika en í dag.

Vélrænni eiginleikar kró-smíðaðs efnisins, sérstaklega styrkur og sveigjanleiki, haldast við mjög háan hita og einnig hitastig. Minor segir að frammistaða nanotvinnaða títansins geri það tilvalið fyrir hluti eins og mjög heita þotuhreyfla sem og mjög kalt rekstrarumhverfi sem myndi benda til notkunar eins og festingarhringa fyrir ofurleiðandi segla, burðarhluta fljótandi jarðgasgeyma, svo og efni sem á að verða fyrir djúpum sjó eða djúpum geimumhverfi.

Spurður hvort nýja títanframleiðsluferlið gæti orðið að stærð einn daginn innan skamms, segir Minor, hvers vegna ekki? Það er erfiðara að gera hluti eins og Kroll ferlið sem er notað í dag, þar sem efnið þarf að vera rafeinangrað og allt ferlið tekur gríðarlegt magn af orku. „Og þessi krósmíði, þú veist, við værum bara að setja hluti í bað.“