Un nou temps per al titani (3)
Titani nanotwinned
(continuació)
Més recentment, Minor i Robert Ritchie, professors de ciència dels materials i enginyeria mecànica, van desenvolupar un mètode pioner de processament a granel per fer titani pur que és menys costós i produeix un metall amb major resistència a la tracció i ductilitat.
els professors Daryl Chrzan, Mark Asta i Andrew Minor al costat del microscopi electrònic TEAM I
Professors de ciència i enginyeria dels materials (des de l'esquerra) Daryl Chrzan, Mark Asta i Andrew Minor amb el projecte TEAM I (Microscopi corregit per aberració electrònica de transmissió) al Centre Nacional de Microscòpia Electrònica de Berkeley Lab. (Foto d'Adam Lau / Berkeley Engineering)
A part dels aliatges, una altra manera d'enfortir els metalls estructurals és adaptar la mida dels cristalls -també coneguts com a gra- que componen el metall mitjançant l'ús de calor i processaments mecànics, com ara laminació o premsat. En reduir la mida del gra a submicròmetres o nanòmetres, els investigadors poden introduir les anomenades estructures nanotwinned, o defectes en el metall causats per estructures cristal·lines alineades. Les estructures nanotwinned milloren la resistència i redueixen el risc de fractura actuant com a barrera als lliscaments planars. Mitjançant l'adaptació de l'espaiat i l'orientació de les estructures nanotwinned, diu Minor, les propietats mecàniques es poden optimitzar encara més. Però els mètodes tradicionals per fer-ho no són ni trivials ni barats.
En canvi, Minor, Ritchie i els seus col·legues van introduir múltiples estructures nanotwinned en titani pur mitjançant un procés criomecànic. Van utilitzar peces de titani en forma de cub que es van pressionar al llarg de tres costats amb nitrogen líquid. La compressió suau, diu Minor, controla la densitat de les estructures nanotwinned que enforteixen el metall alhora que conserven la seva estructura de gra inicial. El millor de tot és que el procés no depèn de la calor intensa i potser d'una manera més sostenible de fabricar titani per a una gamma d'aplicacions molt més àmplia que l'actual.
Les propietats mecàniques del material crioforjat, específicament la resistència i la ductilitat, es mantenen a temperatures extremadament elevades i criogèniques. Minor diu que el rendiment del titani nanotwinned el fa ideal per a coses com motors a reacció extremadament calents, així com entorns operatius molt freds que suggeririen usos com anells de retenció per a imants superconductors, parts estructurals de tancs de gas natural liquat, així com materials a ser. exposat a entorns oceànics profunds o espais profunds.
En preguntar-li si el nou procés de fabricació de titani de grau comercial es podria portar a escala un dia aviat, Minor diu, per què no? És més difícil fer coses com el procés Kroll que s'utilitza avui en dia, on el material s'ha d'aïllar elèctricament i tot el procés requereix grans quantitats d'energia. "I aquesta crioforja, ja saps, només estaríem posant les coses en un bany".
