Natuurkundigen van het Pacific Northwest National Laboratory en de Polytechnic University
Wolfraam is een metaal met een van de hoogstesmeltpunten, maar in zijn pure vorm is het erg bros, leggen de auteurs uit. Door wolfraam te mengen met kleine hoeveelheden andere metalen zoals nikkel en ijzer, kan een legering worden verkregen die sterker is dan het zuivere metaal, terwijl een hoog smeltpunt behouden blijft.
Om de treksterkte verder te vergrotenlegeringen, stellen de onderzoekers voor om een speciale methode van warmwalsen te gebruiken. Hiermee kun je in de legering speciale microstructuren creëren die parelmoer imiteren - de binnenste laag van de schelpen van zoetwater- en zeeweekdieren. Het is bekend dat deze structuur zich niet alleen onderscheidt door prachtige patronen en modulaties, maar de ketels ook kracht geeft.
Microstructuur van natuurlijk parelmoer (boven) en gewalst parelmoer in wolfraamlegeringen. Afbeelding: J.V. Haag IV et al., Scientific Reports
Onderzoekers analyseerden "parel"microstructuur van legeringen met behulp van scanning-transmissie-elektronenmicroscopie om het gedrag van atomen te observeren. Binnen de parelmoerachtige structuur bestaat de zware wolfraamlegering uit twee verschillende fasen: een "harde" fase van bijna zuiver wolfraam en een "ductiele" fase die een mengsel van nikkel, ijzer en wolfraam bevat.
Uit onderzoeksresultaten blijkt dat dit hoog isDe sterkte van zware wolfraamlegeringen is te danken aan de uitstekende binding tussen ongelijksoortige fasen, waaronder nauw verwante "harde" en "ductiele" fasen. In hun werk toonden de onderzoekers aan dat het door controle van de kristalstructuur, geometrie en chemische samenstelling van de legering mogelijk is om sterke materiaalinterfaces in zware wolfraamlegeringen te creëren.
Dergelijke veranderingen zullen het materiaalontwerp verbeteren enzal helpen legeringen te creëren die sterk genoeg, duurzaam en betrouwbaar genoeg zijn om de enorme temperaturen en blootstelling aan elektromagnetische straling in een fusiereactor te weerstaan. De auteurs merken op dat de laboratoria al bezig zijn met het maken van een prototype van een reactorvat gemaakt van wolfraamlegeringen.
De voorgestelde oplossing is niet de enige, constateren wetenschappersover de hele wereld wordt gewerkt aan verschillende technologieën voor een fusiereactor. Hi-Tech zei bijvoorbeeld eerder dat Russische wetenschappers van NRNU MEPhI een speciaal soldeersel hebben ontwikkeld dat de sterkte van een legering van wolfraam en staal voor soortgelijke doeleinden vergroot.
Lees verder:
De kern van de aarde draait binnenkort in een andere richting
Zie hoe het superjacht op waterstof met 75 knopen over het water 'vliegt'
De Melkweg is abnormaal groot vanwege zijn galactische gloeidraad
Op de cover: bouw van de ITER-fusiereactor. Afbeelding: ITER-organisatie