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新纳米工艺可使钢铁硬度增强10倍

发布时间:2019-07-14 01:49:17

易科技讯 2月16日消息,据国外媒体报道,一种造价相对低廉的新工艺可使钢铁之类的金属强度提高10倍,耐腐蚀性能也能得到极大提升。若处理过后的金属通过现场测试,这项工艺将可应用在桥梁等基础设施的建设上,使之耐久性大幅提高;此外,该工艺也可以让汽车更轻便,因此更节油。

此项工艺由总部位于美国西雅图的初创公司Modumetal研发。该公司正与石油公司雪佛龙(Chevron)、康菲(Conoco-Philips)以及赫斯(Hess)合作,试图使该工艺得到商业化应用。

由该工艺制造的零件目前正在油田接受现场测试。某些石油中含有具有高度腐蚀性的化学物质(如硫化氢),接触这些物质的生产设备很容易被损坏。这项新技术可以使这些零件更持久耐用,从而降低非常规石油资源的购买成本。这一工艺的应用范围十分广泛,设备零件上的尝试只是其中项应用。

其原理在于,在纳米层次控制金属的结构可使这些材料拥有新的特性。在实践中,这一原理的实现已有一段时日了,但基于该原理,要对大块金属以可靠的、经济合算的方式进行加工,却很困难。Modumetal成功地克服了这一困难,它所研发的工艺能够对金属结构实施精确控制,同时生产出来的部件也能达到几米长。Modumetal的CEO克里斯蒂娜?罗玛斯尼(Christina Lomasney)表示,该工艺的成本与传统金属处理工艺(如电镀)相同。

Modumetal采用了电镀的一种改进形式。电镀的基本过程就是将金属浸入含有各种金属离子的化学电解液中,然后通电使其中的离子形成金属涂层。

Modumetal改进后的电镀方法使用的电解液包含不止一种金属离子,并通过不时改变电流控制离子的沉积。在加工过程中,通过在准确时点改变电流,可产生一种层状结构,其中每层只有几纳米厚,而且存在数种组成结构。终得到的涂层可达到一厘米的厚度,并使原本的材料性能发生了很大的改变。

新罕布什尔大学的材料科学教授大卫?卡什莫尔(David Lashmore)指出,纳米化处理后的层状结构可阻止材料内部产生裂缝从而使之硬度增强。

卡什莫尔表示,要使这一工艺得到大规模应用,需要透彻理解其中涉及的物理和化学原理,才能准确无误地生产出某些目标合金。他说,Modumetal 取得的成果“确实令人印象深刻。”

Modumetal声称,这一新工艺造价低廉,但这还有待投入大规模生产后的验证。经该工艺加工后的材料能否得到广泛使用,还需相关机构开展性能测试后才能有结论。(陈思)

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