Wissenschaftler verwenden mathematische Verknüpfung zu neuen Metalle erstellen

Erstellen Sie neue Legierungen, Vertrauen Metallurgen jahrhundertelang auf Versuch und Irrtum. Das könnte sich ändern.

Eine Gruppe von Wissenschaftlern am Massachusetts Institute of Technology hat mit einem mathematischen Modell ausgedacht, mit dem sie vorherzusagen, welche Arten von Legierungen stabil werden, ohne Umweg über den mühsamen Prozess der machen und ausprobieren.

Die meisten Metalle bestehen aus winzigen Kristallen auf der Nanometerskala. Das gibt was Metalle ihre unterschiedlichen Eigenschaften – ihre Härte und Duktilität, zum Beispiel. In vielen Hightech-Metallen kann das Gebäude einer Legierung mit vielen von Nanokristallen Härte steigern. Aber diese Strukturen nicht stabil; Da die Temperatur nach oben geht oder das Metall wird betont, die Kristalle verschmelzen und größer (sie schmelzen im Wesentlichen), und die Eigenschaften, die sie besonders machte gehen verloren.

Tongjai Chookajorn, Heather Murdoch und Christopher A. Schuh kam mit ein Weg, um eine Karte für ein bestimmtes Element Stabilität bei einer bestimmten Temperatur mit Hilfe eines mathematischen Modells. Es kann Metallurgistssee welche anderen Elemente, die sie zu den unedlen Metallen (bekannt als Matrix oder Lösungsmittel) hinzufügen können, um stabile Strukturen und zusammenhalten bei hohen Temperaturen.

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Wolfram, das eines der stärksten Metalle bekannt und hat die höchste Schmelztemperatur getestet. Schuh sagte InnovationNews täglich, die hohe Schmelztemperatur bedeutet, es muss heißen, damit Sie bearbeitet werden, so dass die Nanocrystal Strukturen stabil zu halten, viel schwieriger ist zu tun. Das mathematische Modell, entwickelt von Murdoch, schlug ein paar Kandidaten, die die Strukturen bleiben stabil, wie Titan, Zink, Chrom und Gold erlauben würde. Es zeigte auch, dass Kupfer, Cadmium und Strontium nicht funktionieren würde.

Nach der Entscheidung, Titan zu verwenden (die auch ist stark und hat einen hohen Schmelzpunkt), in Angriff genommen Chookajorn machen die eigentliche Legierung. Die Legierung gearbeitet wie das Modell sagte es würde: bei 2.012 Grad Fahrenheit (1.100 Grad Celsius), die Nanocrysals waren für eine Woche stabil.

Eine andere Sache ist das neue Modell ist indirekt zeigen, wie das Legierungsmetall Material vermischt sich mit der Basis. Zur Maximierung der Stärke, der sekundäre Metall – hat in diesem Fall Titan – in der Nähe der Grenzen der Nanocrystal Strukturen zu sammeln. Wenn das passiert, sind die Nanokristalle eher stabil bleiben. Chookajorn sagte, dass sie ein anderes Modell zu prüfen, die tatsächliche Struktur der Legierungen arbeiten.

Der Konzern hat seine Technik mit anderen Metallen, versucht, aber es hat nicht versucht, noch die tatsächliche Legierungen zu machen. "Wir erwarten, dass wenn Experimente durchgeführt werden, sie führen zu neuen nanostrukturierten Legierungen mit hoher Stabilität und die nicht vorher gemacht wurden," schrieb Schuh in einer e-Mail.

Die Forschung ist detailliert in der 24 August-Ausgabe der Zeitschrift Science.