Ново време за титан (3)

Наносплетен титан

(Продължение)

Съвсем наскоро Минор и Робърт Ричи, професори по материалознание и машинно инженерство, разработиха пионерски метод за обработка на насипни количества за производство на чист титан, който е по-евтин и дава метал с по-голяма якост на опън и пластичност.

професорите Дарил Крзан, Марк Аста и Андрю Минор, стоящи до електронния микроскоп TEAM I

Професорите по материалознание и инженерни науки (отляво) Дарил Крзан, Марк Аста и Андрю Минор с проекта TEAM I (микроскоп с коригиране на трансмисионна електронна аберация) в Националния център за електронна микроскопия на Berkeley Lab. (Снимка от Адам Лау / Berkeley Engineering)

Освен сплавите, друг начин за укрепване на структурните метали е да се приспособи размерът на кристалите - известни също като зърна - които изграждат метала, чрез използване на топлинна и механична обработка, като валцуване или пресоване. Чрез намаляване на размера на зърното до субмикрометри или нанометри, изследователите могат да въведат така наречените наносплетени структури или дефекти в метала, причинени от подредени кристални структури. Наносплетените структури подобряват здравината и намаляват риска от счупване, като действат като бариера за равнинни приплъзвания. Чрез приспособяване на разстоянието и ориентацията на наносплетените структури, казва Минор, механичните свойства могат да бъдат оптимизирани още повече. Но традиционните методи за това не са нито тривиални, нито евтини.

Вместо това Minor, Ritchie и колеги въведоха множество наносплетени структури в чист титан чрез криомеханичен процес. Те използваха кубични парчета титан, които бяха пресовани от три страни в течен азот. Нежното компресиране, казва Минор, контролира плътността на наносплетените структури, които укрепват метала, като същевременно запазват първоначалната му зърнеста структура. Най-хубавото е, че процесът не разчита на интензивна топлина и може би е по-устойчив начин за производство на титан за много по-широка гама от приложения от днес.

Механичните свойства на криокования материал, по-специално здравина и пластичност, се запазват при изключително високи, както и при криогенни температури. Минор казва, че производителността на наносплетения титан го прави идеален за неща като изключително горещи реактивни двигатели, както и за много студени работни среди, които предполагат приложения като задържащи пръстени за свръхпроводящи магнити, структурни части на резервоари за втечнен природен газ, както и материали, които трябва да бъдат изложени на дълбоки океански или дълбоки космически среди.

Попитан дали новият търговски процес за производство на титан може да бъде въведен в мащаб един ден скоро, Минор казва, защо не? По-трудно е да се правят неща като процеса на Крол, който се използва днес, където материалът трябва да бъде изолиран електрически и целият процес отнема огромно количество енергия. „И това крио-коване, нали знаете, просто щяхме да поставим нещата във вана.“