Fysiker från Pacific Northwest National Laboratory och Polytechnic University
Volfram är en metall med en av de högstasmältpunkter, men i sin rena form är den väldigt skör, förklarar författarna. Genom att blanda volfram med små mängder av andra metaller som nickel och järn kan en legering erhållas som är starkare än den rena metallen, med bibehållen hög smältpunkt.
För att ytterligare öka draghållfasthetenlegeringar, föreslår forskarna att man använder en speciell metod för varmvalsning. Med dess hjälp är det möjligt att skapa speciella mikrostrukturer inuti legeringen som imiterar pärlemor - det inre lagret av sötvatten och marina blötdjursskal. Det är känt att denna struktur inte bara kännetecknas av vackra mönster och moduleringar, utan också ger skalen styrka.
Mikrostruktur av naturlig pärlemor (överst) och valsad pärlemor i volframlegeringar. Bild: J. V. Haag IV et al., Scientific Reports
Forskarna analyserade legeringarnas "pärlemorskimrande" mikrostruktur med hjälp av sveptransmissionselektronmikroskopi för att observera atomernas beteende.Inuti den pärlemorskimrande strukturen består den tunga volframlegeringen av två distinkta faser: en "fast" fas av nästan ren volfram och en "duktil" fas som innehåller en blandning av nickel, järn och volfram.
Forskningsresultat visar att högStyrkan hos tungstenslegeringar beror på den utmärkta bindningen mellan olika faser, inklusive närbesläktade "hårda" och "duktila" faser. I sitt arbete visade forskarna att genom att kontrollera legeringens kristallstruktur, geometri och kemiska sammansättning är det möjligt att skapa starka materialgränssnitt i tunga volframlegeringar.
Sådana förändringar kommer att förbättra materialdesign ochkommer att bidra till att skapa legeringar som är tillräckligt starka, hållbara och tillförlitliga för att motstå de enorma temperaturerna och exponeringen för elektromagnetisk strålning inuti en fusionsreaktor. Författarna noterar att laboratorierna redan arbetar med att skapa en prototyp av reaktorkärl gjord av volframlegeringar.
Den föreslagna lösningen är inte den enda, forskare pårunt om i världen arbetar man med olika teknologier för en fusionsreaktor. Till exempel har Hi-Tech tidigare sagt att ryska forskare från NRNU MEPhI har utvecklat ett speciellt lod som ökar styrkan hos en legering av volfram och stål för liknande ändamål.
Läs mer:
Jordens kärna kommer snart att snurra i en annan riktning
Se vätesuperyachten "flyga" över vattnet i 75 knop
Vintergatan är onormalt stor för sin galaktiska filament
På omslaget: konstruktion av ITER-fusionsreaktorn. Bild: ITER Organisation