Aluminium jak stal

Aluminium, lekki powszechnie występujący na Ziemi metal, ma olbrzymią wadę, jest mało wytrzymałe. Pęka pod obciążeniami, którym nie poddają się inne metale. Lekkim i wytrzymały metalem jest za to tytan. Jest on jednak drogi. Dlatego też naukowcy od dawna szukali sposobu na zwiększenie wytrzymałości aluminium.

Udało się to osiągną międzynarodowemu zespołowi pracującemu pod kierunkiem uczonych z University of Sydney. Okazało się, że ściskając aluminium pomiędzy dwoma kowadłami, można uzyskać lekki materiał wytrzymały jak stal.

Podczas prac wykorzystano skręcanie wysokociśnieniowe (HPT - high-pressure torsion). Metoda ta polega na umieszczeniu cienkiego dysku metalu na cylindrycznym kowadle i przyciśnięcie go do drugiego kowadła. W czasie tego procesu jedno z kowadeł powoli się obraca. Nacisk wywierany na metal wynosi około 60 000 kilogramów na centymetr kwadratowy. Po zakończeniu skręcania wysokociśnieniowego aluminium 7075 (to aluminium z niewielką domieszką cynku i magnezu) było przez ponad miesiąc trzymane w temperaturze pokojowej, przeszło zatem proces zwany starzeniem. Zarówno HPT jak i starzenie zmieniły nanostrukturę metalu.

Przeprowadzone później badania wykazały, że tak zmieniony materiał wytrzymuje nacisk 1 gigapaskala. Odpowiada to wytrzymałości najlepszych rodzajów stali i jest wynikiem trzykrotnie lepszym od osiąganego przez standardowe aluminium.

Bliższe badania wykazały, że sieć krystaliczna atomów aluminium została silnie zdeformowana, tworząc hierarchiczną nanostrukturę - wielkość ziaren aluminium zmniejszyła się, a atomy cynku i magnezu połączyły się w grupy o różnej wielkości, która zależała od położenia wewnątrz lub na krawędziach ziaren aluminium.

Nie wiadomo, jak to się dzieje, że takie ułożenie znacząco wzmacnia aluminium, przyznaje Simon Ringer z University of Sydney.

Uczeni mają nadzieję, że uda się stworzyć proces produkcyjny, który umożliwi tworzenie "superaluminium" w skali przemysłowej. Taki materiał znajdzie zastosowanie w przemyśle samochodowym, lotniczym i posłuży do budowy kamizelek kuloodpornych.

stal aluminium wytrzymałość University of Sydney Simon Ringer