Інженери Університету Шеффілда розробили новий спосіб виготовлення легкої і високоміцної сталі, який можна легко адаптувати для масового виробництва. У дослідженні, опублікованому в журналі Nature, команда на чолі з професором Марком Рейнфортом і доктором Джунхенг Гао з факультету матеріалознавства та інженерії університету розробила абсолютно новий спосіб виготовлення легкої і високоміцної сталі, яку можна легко адаптувати до масового виробництва.
Дослідження показало, як можна виробляти сверхмелкозерністую сталь, щоб забезпечити кращі в світі механічні властивості. Цей метод дозволяє виробляти сталь з міцністю майже 2 ГПа - наприклад, дріт діаметром 1 см, здатну витримати вагу 15 тонн. За допомогою нової технології можна виробляти сталь з подовженням 45% - це означає, що сплав буде досить пластичним, щоб з нього можна було штампувати складні форми.
Секрет успіху британських дослідників полягає в додаванні міді - елемента, якого традиційно уникають при виробництві сталі через згубного впливу, яке він може надавати на властивості певних типів сталі.
Мідь все частіше зустрічається в переробленої стали, тому що велика частина її виробляється з використанням перероблених автомобілів та інших інженерних виробів, що містять електричну проводку. Металурги прагнуть використовувати більше перероблених матеріалів в своєму виробничому процесі для підвищення екологічності виробництва, тому потрапляння в розплав деякої кількості міді просто неминуче.
Щоб вирішити цю проблему, команда Шеффілда розробила новий спосіб використання міді в виробничому процесі для виробництва сталі кращого в світі якості. Для цього їм потрібно було зрозуміти, як атоми міді розподіляються в сталевий матриці.
Просунута візуалізація співавторів з Національного інституту стандартів і технологій США (NIST) показала, що при термообробці стали під час обробки мідь швидко виділяється в кристалічних зернах стали, а не на кордонах зерен. Це обмежує зростання зерен в мікроструктурі матеріалу, залишаючи ультрадрібнозернистих мікроструктуру, яка надає високу міцність і чудову пластичність, але також підвищує його термічну стабільність.
Поєднання цих властивостей робить цю сталь особливо привабливою для виробників автомобілів, оскільки вони прагнуть включити легкі компоненти, щоб зробити свої автомобілі більш ефективними з точки зору витрат палива або енергії на кілометр пробігу.
В середньому автомобіль містить 900 кг стали, тому будь-яке зменшення цієї кількості поліпшить характеристики автомобіля з точки зору впливу на навколишнє середовище.
Перевага використання високоміцних сталей полягає в тому, що в автомобілі можна використовувати менше матеріалу, і тому загальна вага компонентів зменшується при тому ж рівні продуктивності.
