Physiker vom Pacific Northwest National Laboratory und der Polytechnic University
Wolfram ist ein Metall mit einem der höchstenSchmelzpunkte, aber in seiner reinen Form ist es sehr spröde, erklären die Autoren. Durch Mischen von Wolfram mit geringen Mengen anderer Metalle wie Nickel und Eisen kann eine Legierung erhalten werden, die stärker als das reine Metall ist und gleichzeitig einen hohen Schmelzpunkt beibehält.
Zur weiteren Erhöhung der ZugfestigkeitLegierungen schlagen die Forscher ein spezielles Warmwalzverfahren vor. Damit können Sie spezielle Mikrostrukturen innerhalb der Legierung erzeugen, die Perlmutt imitieren - die innere Schicht der Schalen von Süßwasser- und Meeresmollusken. Es ist bekannt, dass sich diese Struktur nicht nur durch schöne Muster und Modulationen auszeichnet, sondern den Schalen auch Festigkeit verleiht.
Mikrostruktur von natürlichem Perlmutt (oben) und gewalztem Perlmutt in Wolframlegierungen. Bild: J. V. Haag IV et al., Scientific Reports
Forscher analysierten „Perle“Mikrostruktur von Legierungen mithilfe der Rastertransmissionselektronenmikroskopie, um das Verhalten von Atomen zu beobachten. Innerhalb der Perlmuttstruktur besteht die schwere Wolframlegierung aus zwei unterschiedlichen Phasen: einer „harten“ Phase aus fast reinem Wolfram und einer „duktilen“ Phase, die eine Mischung aus Nickel, Eisen und Wolfram enthält.
Forschungsergebnisse zeigen, dass hochDie Festigkeit von schweren Wolframlegierungen beruht auf der hervorragenden Bindung zwischen unterschiedlichen Phasen, einschließlich eng verwandter "harter" und "duktiler" Phasen. In ihrer Arbeit zeigten die Forscher, dass es durch die Steuerung der Kristallstruktur, Geometrie und chemischen Zusammensetzung der Legierung möglich ist, starke Materialgrenzflächen in schweren Wolframlegierungen zu erzeugen.
Solche Änderungen werden das Materialdesign verbessern undwird dazu beitragen, Legierungen herzustellen, die stark genug, haltbar und zuverlässig genug sind, um den enormen Temperaturen und der elektromagnetischen Strahlung in einem Fusionsreaktor standzuhalten. Die Autoren stellen fest, dass die Labors bereits an der Herstellung eines Prototyps eines Reaktorbehälters aus Wolframlegierungen arbeiten.
Die vorgeschlagene Lösung ist nicht die einzige, sagen Wissenschaftler weiterWeltweit wird an verschiedenen Technologien für einen Fusionsreaktor gearbeitet. Beispielsweise sagte Hi-Tech zuvor, dass russische Wissenschaftler von NRNU MEPhI ein spezielles Lötmittel entwickelt haben, das die Festigkeit einer Legierung aus Wolfram und Stahl für ähnliche Zwecke erhöht.
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