Önmagát „meggyógyító” acél
A sci-fi filmekben a robotok sérülései maguktól gyógyulnak.
Az öngyógyító bevonatok különlegesekfestékek. A lényegükben mikrokapszulák speciális polimer anyaggal. Bármilyen mechanikai behatás, például karcolás hatására a kapszulák tönkremennek, és anyag szabadul fel belőlük, ami befedi a sérült területet, és a felületén polimerréteg képződik. A sérülést úgy „gyógyítja”, hogy reagál a sértetlen bevonat széleivel, és begyógyítja a karcolást, valamint elszigeteli a területet a levegőtől, megakadályozva a fém korrózióját.
Az ilyen bevonattal ellátott acél előállításának nehézsége mind a mikrokapszulákkal történő festék létrehozásában, mind pedig annak alkalmazásában rejlik.
A festék polimerek kolloid oldatamódosítók és több mikrométeres mikrokapszulák. Módosítókra, azaz kötőanyagokra van szükség annak biztosítására, hogy a polimerek folyékony állapotban legyenek a mikrokapszulák belsejében. Maga a keverék összetétele is besorolt, és a világon csak néhány cég foglalkozik a gyártásával - a technológia új, és még mindig kísérleti stádiumban van.
"Az öngyógyító bevonatok speciális festékek"
A folyékony halmazállapotú készítményt acélra, illmajd a kötőanyagokat szárítószekrényben eltávolítjuk, így egy összefüggő polimerréteg marad vissza mikrokapszulákkal. Fontos, hogy a bevonat egyenletesen oszlik el, és maguk a kapszulák ne sérüljenek meg, különben az acél tulajdonságai a különböző területeken eltérőek lesznek.
Ha a piac felértékeli az anyag tulajdonságait, termelése megnövekszik, és a termék egységára csökken, akkor megjósolható az ilyen acél elterjedése.
Baktériumölő acél
Antibakteriális bevonatú acélt használnakgyógyszer. Orvosi műszereket, kórházi épületek elemeit, például korlátokat vagy falpaneleket készítenek belőle, ahol általában felhalmozódnak a káros mikroorganizmusok. Sőt, a világjárvány idején számos berendezésgyártó, különösen okostelefonok és laptopok, elkezdett kütyü tokot készíteni belőle.
Az acél módjának többféle változata létezikantibakteriális tulajdonságokat szerez. Gyakrabban polimer bevonatot visznek fel az anyag felületére, amely ezüst- és rézionokat tartalmaz. Ezek a fémek nagyon hatékonyak a mikrobák elleni küzdelemben: érintkezéskor elpusztítják a héjukat, és elpusztítják a mikroorganizmusok 99% -át.
De vannak más fejlemények is.Például, ha az acélt elektrolitoldatba merítik, és speciális módon feszültséget kapcsolnak rá, nanostruktúrák keletkeznek a felületen: mikroszkopikus gödrök, tüskék és tűk. A fémionokhoz hasonlóan károsítják a baktériumok membránját és elpusztítják azokat. Ugyanakkor az ilyen acél előállításának technológiai folyamata nem különbözik az anyag feldolgozásánál már használtaktól - hasonló módon a fémet polírozzák, vagy korróziógátló tulajdonságokat kapnak.
Mindkét megközelítés biztonságos az állati és növényi sejtek számára: méretük nagymértékben meghaladja a mikrobák méretét, az embernek nincs félnivalója.
Az antibakteriális bevonattal ellátott acélok ígéretes felhasználási területei ma a szellőző- és burkolópanelek gyártása – például a szállítás és a helyiségek belső dekorációja.
"A kohászok olyan módszereket keresnek, amelyek segítségével erős és könnyű acélt is készíthetnek könnyű alkatrészek előállításához"
Nagy teherbírású acél – Nagy teherbírású gépekhez
A kohászok keresik a lehetőségeket, hogy egyszerre alkossanakerős és könnyű acél könnyű alkatrészek készítéséhez. Az autók gyártása során ez növeli a sebességüket és a vezető biztonságát. A speciális berendezések gyártása során pedig a tartós és könnyű hajótestek csökkentik az üzemanyag-fogyasztást.
A kívánt paraméterek elérése érdekében a kohászok fémszerkezetet alakítanak ki különböző fázisok kombinációjával, amelyek egy része növeli a szilárdságot, míg mások a rugalmasság megőrzéséért felelősek.
Összességében az acél több fázisát különböztetik meg a kohászatban:ferrit, majd perlit, szorbit, troostit, bainitek és martenzit. A ferritre jellemző az alacsony szilárdság, ugyanakkor képlékeny és könnyen nyújtható. Minél távolabb van a fázis a ferrittől, annál nagyobb a szilárdsága és annál kisebb a hajlékonysága.
Ha műanyag ferritmátrixhoz adjukerősebb fázisokkal (például martenzittel) tarkítva egy „pitét” kap, amely műanyag és erős is lesz - az egyes fázisok tulajdonságai miatt. Ugyanakkor nehezebb a különböző fázisok kombinációjából álló acél beszerzése, ha ezek egymástól távol helyezkednek el.
A ferrit-perlit acélt már régen megtanulták,ma a kohászat standard feladatai közé tartozik. A ferrit-troosztit és ferrit-bainites acélt sokkal nehezebb beszerezni, de a nagy kohászati cégek elsajátították. De az erős ferrit-martenzit már egy összetett technológiai folyamat eredménye, amely speciális berendezéseket és bizonyos szintű technológiai fejlettséget igényel.
Elektromos készülékek acél "szívei".
Az acél egyik felhasználási területe az aselektromágneses anyag - magok gyártása transzformátorokhoz, generátorokhoz és elektromos motorokhoz. A vas egyedülálló anyag, amely képes saját mágneses teret létrehozni. Ennek oka az atomszerkezet.
A vasatom szerkezetében négy nyitott szerkezet van.3D héj és tíz elektron helyett csak hat van. Egyes elemek (a vason kívül pl. nikkel és kobalt) esetében az atommagtól legtávolabbi 4s héjban két elektron kitöltése energetikailag kedvezőbb lesz, mint a 3d héj kitöltése. Így marad néhány elektron, amelyek keringési és spin mágneses momentumait nem kompenzálják; ezek az atommag körüli pályán forognak, és létrehozzák saját mágneses terüket.
Egyes fémek (arany, alumínium) tartalmaznak elektronokata héjakon kompenzálják egymást, ami miatt az anyagok nem hoznak létre mágneses teret. Sok más, befejezetlen d-héjú fém is mágnesezhető, de csak a vas, a nikkel és a kobalt rendelkezik ilyen tulajdonságokkal szobahőmérsékleten, nem csak hűtve.
Az elektronikában lévő acélnak jól mágnesezettnek kell lenniekülső mágneses térben, és gyorsan újramágneseznek irányváltáskor. A legtöbb ipari és lakossági hálózatnál ez másodpercenként 50-szer történik. Ebben a folyamatban a fő követelmény pontosan a mágnesezés visszafordításának egyszerűsége, amely minimális energiafogyasztást biztosít a késztermék működése során.
A vas mint anyag kristályosolyan szerkezet, amelyben az atomok a kockák éleinek tetején és közepén helyezkednek el. Majdnem olyan, mint a Legóban. Kiderült, hogy az egyes atomok egyedi mágneses tere egy közös mezőt alkot - ennek köszönhetően a vasból készült alkatrészek újramágnesezhetnek, vonzódhatnak a mágnesekhez, vagy maguk is betölthetik szerepüket.
"A vas egyedülálló anyag, amely képes létrehozni saját mágneses terét"
Egyedi acél transzformátorokhoz
A transzformátoracél az egyik alfajaelektromos acélok. Speciális felépítésű, ahol az acél egyes szakaszainak kristályrácsa egyformán térben orientált, aminek köszönhetően minimális energiaveszteség érhető el az elektromos készülék működése során.
És most egyszerű szavakkal.A nagy mennyiségű acél heterogének - kis fémszemcsékből állnak, amelyekben az atomok köbös kristályrácsot alkotnak. Ugyanakkor a közönséges acélban a különböző "szemcsék" eltérő módon irányulhatnak egymáshoz képest - a mágneses mezőik szintén eltérő irányúak.
A transzformátoracélban a kohászok sikerrel járnakhogy a különböző "szemcsék" rácsai között mindössze pár fokos eltérést érjünk el. Ennek az orientációnak az eredményeként olyan anyagot kapunk, amely szerkezetében egykristályra hajlik, mintha az anyag abszolút összes atomja egyetlen rácsba kerülne, és nem egyedi „szemcsék”. A fém ilyen szerkezete a ferromágnesesség klasszikus elmélete szempontjából energetikailag a legelőnyösebb, mivel a mágneses tér egy irányba halad át az összes "szemcsén", és biztosítja az elektromos egység magjának gyors mágnesezési megfordítását. minimális teljesítményveszteséggel.
Technológiai gyártási ciklusA transzformátor acél a legösszetettebb az egész vaskohászatban. Az acél olvasztása bizonyos kémiai összetétellel történik: például szilíciumot adnak hozzá, aminek következtében az elektromos ellenállás megnő, és a felületi áramok nem zavarják a mágneses teret. Ezt követi a meleghengerlés, a pácolás, a hideghengerlés, a szénmentesítő izzítás, a második hideghengerlés, a védőbevonat felhordása, a magas hőmérsékletű izzítás, az elektromos szigetelő bevonat felvitele és bizonyos esetekben a lézeres felületkezelés.
Minden technológiai szakaszban döntéseket hoznaktöbb feladatot, kezdve a szükséges szalaggeometria megszerzésével és a fém felületi rétegeiben vagy a szalag teljes szakaszán a hézagok kialakításával befejezve.
Nanostrukturált acél, amely úgy néz ki, mint a gumi
A nanostrukturált strukturálisnak nevezzükacél, amelyben kiválasztják a kémiai összetételt - mangánt, szenet, krómot adnak hozzá -, és a feldolgozási paraméterek egyedi szerkezetet alkotnak. Nagy szilárdságot és rugalmasságot biztosít.
Korábban egy ilyen anyag megszerzéséhez olvasztottakinstabil szerkezetű acél, amelynek következtében a deformáció során a fém különböző fázisai egyikről a másikra haladtak át, megváltoztatva tulajdonságaikat. Más szóval, az acél mechanikai igénybevétel hatására megerősödött.
A nanostrukturált acél pedig egy anyag, inamelyben minden "szemcsén" van egy ellentétes irányú iker. Kiderül, hogy olyan anyag, amely nem esik össze a deformáció során, hanem nyúlik - tulajdonságait tekintve inkább gumi. A nanoszerkezetű acél eredeti hosszának akár 50%-ára is megnyúlhat törés nélkül, és még így is ellenáll a 10 tonna/négyzetcentiméteres terhelésnek. Összehasonlításképpen a közönséges acél 2,5-szer kevésbé erős, és csak 20-25%-kal tud megnyúlni.
Ez az anyag, annak ellenére, hogy eddig azcsak tesztüzemmódban és kis mennyiségben gyártják, nagy kilátásai vannak az autóiparban és a gépgyártásban: a nanoszerkezetű acélból összetett formájú erős alkatrészeket lehet előállítani. De míg a gyártás a bonyolultság és a magas költségek miatt nem tömeggyártású, emiatt az egyes lapok ára túl magas. Ha nő az anyagigény, teljesen más léptéket ölt a gyártás, és akkor minden lap ára is elfogadhatóvá válik - ki tudja, talán a közeljövőben minden gép ilyen acélból készül majd.
Kohászat az elmúlt évtizedekbenhatalmas lépést tett előre: ma már ipari méretekben is beszerezhetők olyan anyagok, amelyek fél évszázaddal ezelőtt még tudományos-fantasztikusnak számítottak. Sok közülük még nem terjedt el széles körben, de nem tudni, hogyan fog viselkedni a piac: talán hamarosan új típusú acélokat láthatunk az okostelefonokban, hűtőszekrényekben és mikrohullámú sütőkben.
Olvass tovább:
Kiderült, mi történik az emberi aggyal egy óra erdőben töltött óra után
Ismertté vált, hogy melyik tea pusztítja el a fehérjét az agyban
Az óceán mélyén élő furcsa tengeri lényekről kiderült, hogy hasonlítanak az emberekhez