Új felfedezés: erősebb magnéziumötvözet készülhet a könnyebb, olcsóbb autók gyártásához

A Michigani Egyetem kutatói először készítettek háromdimenziós képeket a magnéziumötvözetekben kialakuló mikroszerkezeti jelenségről, amely lehetővé teszi, hogy az anyag képes legyen elnyelni a terhelést anélkül, hogy eltörne. A kutatás célja, hogy előmozdítsa a magnéziumötvözetek használatát kisebb tömegű, ezáltal üzemanyag-takarékosabb és megfizethetőbb járművekben.

A magnéziumötvözetek 30 százalékkal könnyebbek, mint az alumínium, így egyes autógyártók már alkalmazzák őket. Ezt egyelőre csak olyan alkatrészeknél tehetik meg, amelyekre nem nehezedik jelentős tömeg, hiszen a szélesebb körű alkalmazáshoz még optimalizálni kell az ötvözetek viselkedését nagyobb terhelés alatt.

Az egyetem közleménye kiemeli: a fémek kristályszerkezete – az atomok szabályos, ismétlődő elrendezése – meghatározza, hogyan reagálnak a mechanikai terhelésre. Az autóiparban leggyakrabban használt acél és alumínium például képes megnyúlni bármilyen irányú húzásra, hiszen az atomjaik a sorukban maradnak, de elmozdulnak a rétegek között, így a kristálysíkok szétcsúszhatnak.

A magnézium kristályszerkezete csak néhány irányban enged hasonló elcsúszást. Ha például olyan irányból éri húzás, amely nem alkalmas csúszásra, akkor a magnéziumötvözet úgynevezett deformációs ikerpárokat hoz létre. Ez lehetővé teszi, hogy az anyag több irányba is megnyúljon törés nélkül, ami nagyobb alakíthatóságot feltételez. Az elméletet kísérlettel is igazolták.

„Meglepett minket, hogy mindhárom iker a hármas csomópontokban alakult ki, ahol három kristály találkozik, és a hibák mindig ott jelentek meg, ahol az iker egy másik kristályhoz ért. Ez az állandóság segíthet megérteni az iker-mikroszerkezeteket, hogy optimalizálni tudjuk az anyag élettartamát” – mondta Ashley Bucsek adjunktus, a tanulmány vezető szerzője.

A kutatók a kísérlet előtt egy kis méretű CT berendezéssel térképezték fel, hogyan tájolódnak a kristályszemcsék egy magnéziumötvözet mintájában. Innen választottak ki egy olyan szemcsét, amely alkalmas volt az „ikeresedés” folyamatának követésére, majd a franciaországi Európai Szinkrotronsugárzási Létesítményben ultranagy felbontású képeket készítettek róla, különböző mértékű (0,6, 30 és 45 megapascal) terhelések után.

„A valós térbeli röntgenképeknek köszönhetően először láthattuk a saját szemünkkel, hogy hogyan jelennek meg és fejlődnek az ikrek” – számolt be a projektben szerzőként is résztvevő Sangwon Lee (képünkön). A gépészmérnök doktorandusz hallgató kiemelte: a nagy felbontású képek az első lépést jelentik az anyag alakíthatóságának optimalizálása felé, persze anélkül, hogy veszélyeztetnék a szerkezeti stabilitást. A kutatócsoport következő célja a valós idejű változások rögzítése lesz.

Gábor János, NEW technology