Obwohl Aluminium aufgrund seines geringen Gewichts und seiner Korrosionsbeständigkeit ein wichtiger Bestandteil des Automobilbaus ist, sind Schwachstellen eine seiner Hauptschwächen.
Schwachstellen in Aluminium entstehen durch wiederholte, wechselnde Beanspruchung, was möglicherweise zu katastrophal technische Legierungsfehler.
Jetzt haben Wissenschaftler in Australien eine Lösung für dieses sogenannte "Versagen durch Ermüdung" gefunden. Durch Modifizieren der Mikrostruktur von Aluminiumlegierungen konnten sie zeigen, dass sie diese Schwachstellen selbst heilen können.
VERBINDUNG: DIESER NEUE ALUMINIUMTYP KANN DER LEICHTESTE DER WELT SEIN
selbstheilendes Aluminium
"Achtzig Prozent aller technischen Legierungsfehler sind auf Müdigkeit , "Monash University Professor Christopher Hutchinson, der die Forschung leitete, erklärte in einer Pressemitteilung über NewAtlas . "Ermüdung ist ein Versagen aufgrund wechselnder Beanspruchung und eine große Sache in der Fertigungs- und Maschinenbauindustrie."
Die erste von Hutchinson und seinem Team durchgeführte Untersuchung dieser Art konzentrierte sich auf die zugrunde liegende Ursache dieser Ermüdung, die als ausscheidungsfreie Zonen PFZ bezeichnet wird. Dies sind schwache Glieder in Aluminiumlegierungen, die durch Wechselspannung gebildet werden. Sie beginnenals winzige Flecken von Plastizität und bilden dann Risse, die schließlich das Material brechen.
Beeindruckend ist, dass das Team eine Methode zum Einfangen neuer Partikel entwickelt hat, die sich bilden, wenn die Aluminiumlegierung unter Spannung steht. Diese eingefangenen Partikel konnten verwendet werden, um die Schwachstellen zu verstärken. Auf diese Weise haben sie das Auftreten von Partikeln erheblich verzögertFrakturen.
Nachahmung der Aluminiumbelastung
Ihre Methode beinhaltet einen "Trainings" -Prozess, der ahmt nach die Belastungen, die auf das Material ausgeübt werden und über Hunderte von Zyklen wiederholt werden, um eine hohe Konzentration feiner Partikel in den schwachen Zonen anzusammeln und die Zugfestigkeit des Materials zu verbessern.
"Unsere Forschung hat eine konzeptionelle Änderung im mikrostrukturellen Design von Aluminiumlegierungen für dynamische Belastungsanwendungen gezeigt", erklärte Hutchinson. "Anstatt eine starke Mikrostruktur zu entwerfen und zu hoffen, dass sie während der Ermüdungsbelastung so lange wie möglich stabil bleibt, haben wir dies erkanntDie Mikrostruktur wird durch die dynamische Belastung verändert und daher eine Ausgangsmikrostruktur die möglicherweise eine geringere statische Festigkeit aufweist entworfen, die sich so ändert, dass ihre Ermüdungsleistung erheblich verbessert wird. "
Die Forscher sagen, dass durch Modifizieren der Metall Wenn die Mikrostruktur auf diese Weise gestartet wird, können sie die Lebensdauer von Aluminiumlegierungen erheblich verbessern. Bei hochfesten Aluminiumlegierungen, die für ihre geringe Dauerfestigkeit bekannt sind, kann sich ihre Lebensdauer um das 25-fache verlängern.