In Kalifornien wurde ein Rekord in der Festigkeit von Nanokompositen auf Magnesiumbasis erstellt

Links ist reines Magnesium, rechts ein Komposit mit Zusatz von Siliciumcarbidpartikeln. Der Durchmesser der „Säulen“ beträgt etwa 4 Mikrometer.

Wissenschaftler der University of California in Los Angeles haben ein neues Nanokompositmaterial auf Metallbasis mit rekordverdächtigen spezifischen Festigkeiten entwickelt. Der Hauptteil des Materials ist Magnesium, dem Siliciumcarbid-Nanopartikel zugesetzt werden. Dieses Material kann in der Luft- und Raumfahrtindustrie sowie in der Automobilindustrie, zur Herstellung von persönlicher Schutzausrüstung, mobiler Elektronik und für medizinische Zwecke nützlich sein.

Magnesium ist ein Leichtmetall, seine Dichte ist ein Drittel geringer als die von Aluminium und es ist ziemlich häufig. Bestehende Methoden zur Erhöhung der Festigkeit von Magnesium, einschließlich verschiedener Legierungen, haben fast ihr Maximum erreicht.

Es wurden auch Versuche unternommen, dem Metall keramische Nanopartikel zuzusetzen - das resultierende Material hatte jedoch eine viel geringere Duktilität und ist schlechter behandelbar als das ursprüngliche Metall.

Kalifornische Materialwissenschaftler haben herausgefunden, dass durch Zugabe von Siliciumcarbid-Nanopartikeln zu Magnesium in einer Menge von 14% des Volumens ein haltbares und gleichzeitig maschinengeeignetes Material erhalten werden kann. Die Plastizität bleibt dank der entwickelten Methode zum Mischen von Nanopartikeln (deren Größe 100 nm nicht überschreitet) und Metall erhalten, bei denen die Partikel unabhängig voneinander gleichmäßig im flüssigen Metall verteilt sind. Diese Methode eignet sich für die Skalierung und den industriellen Einsatz.

„Es gab bereits Vorschläge, dass Nanopartikel die Festigkeit von Metallen signifikant erhöhen können, ohne ihre Duktilität zu beeinträchtigen. Dies gilt insbesondere für Leichtmetalle wie Magnesium. Bisher konnte jedoch niemand Nanopartikel gleichmäßig in der Metallschmelze verteilen “, sagte Xiaochun Li, leitender Forscher des Projekts.

„Durch die gemeinsame Nutzung von Physik und Wissen bei der Verarbeitung von Materialien haben wir eine Methode entwickelt, die einen neuen Weg zur Verbesserung der Eigenschaften einer Vielzahl von Metallen durch die gleichmäßige Verteilung von Nanopartikeln eröffnet. Dies wird den wachsenden Anforderungen an die Festigkeit von Materialien und den Energiebedarf der modernen Gesellschaft gerecht “, sagt Lee.

Den Wissenschaftlern gelang es, die Adhäsion von Nanopartikeln, die dem Metall zugesetzt wurden, zu beseitigen, wenn sie einer Mischung aus Magnesium und Zink zugesetzt wurden, und sie verwendeten eine Form intensiver plastischer Verformung, die als "Hochdrucktorsion" bezeichnet wurde.

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