Phương pháp rèn mới chế ra kim loại có độ cứng khủng

Một nhóm các nhà nghiên cứu khoa học ở Đại học Brown đã nghiên cứu và phát triển; cho ra đời một phương pháp mới dùng để chế tạo ra kim loại có độ cứng siêu khủng khiếp.

Hầu hết, độ cứng của các vật liệu từ trước tới nay được mô tả cụ thể vào mức độ chống lại sự trầy xước; hoặc bị bẻ cong hình dạng của những vật liệu bởi lực hoặc áp lực khi bị tác dụng. Nhưng đối với kim loại, nó còn thường được xác định bởi kích thước của những hạt siêu nhỏ để tạo nên nó; kim loại được tạo thành bởi hạt càng nhỏ, thì nó càng cứng.

Thông thường, kim loại được làm để cứng hơn bằng cách dùng các phương pháp sản xuất vĩ mô như là tác dụng lực bằng búa, uốn cong hoặc xoắn nó. Nhưng trong một nghiên cứu mới đây tại Đại học Brown, thành viên của Ivy League nước Mỹ; thì nhóm nghiên cứu đã bắt tay thực hiện “từ dưới lên”. Vì vậy, các nhà khoa học đã phát hiện ra quy trình rèn mới giúp cho kim loại có độ cứng hơn nhiều lần.

Sau những nỗ lực các nhà khoa học đã nghiên cứu ra phương pháp rèn giúp kim loại cứng hơn

“Dùng búa và các phương pháp làm cứng khác đều là những cách thay đổi cấu trúc hạt từ trên xuống dưới; và rất khó để kiểm soát kích thước hạt mà bạn đạt được”; Ou Chen, tác giả nghiên cứu cho biết. “Những gì chúng tôi đã làm là tạo ra các “khối” dạng hạt nano kết hợp với nhau khi chèn ép chúng. Bằng cách này, chúng tôi có thể có các kích thước hạt đồng nhất; có thể được điều chỉnh chính xác để nâng cao các đặc tính”.

Một “đồng xu” vàng siêu cứng được tạo ra bằng quy trình sản xuất mới

Tuy nhiên, vấn đề là bề mặt của chúng thường được bao phủ bởi các phân tử hữu cơ được gọi là phối tử; có thể ngăn các hạt kim loại liên kết mạnh mẽ. Các nhà nghiên cứu đã phát triển một phương pháp xử lý hóa học có thể loại bỏ các phối tử này; để các hạt nano kim loại tự do kết hợp với nhau dễ dàng hơn thông qua quá trình thiêu kết. Thiêu kết là quá trình nén vật liệu để tạo thành một khối rắn bằng nhiệt; hoặc áp suất mà không nung chảy nó đến điểm hóa lỏng.

Kết qủa cuộc thí nghiệm không làm những nhà khoa học thất vọng

Sử dụng phương pháp này, các nhà nghiên cứu đã tạo ra những “đồng xu” thô; từ các hạt nano của các kim loại khác nhau; chẳng hạn như vàng, bạc và palladium. Trong các thử nghiệm, chúng tỏ ra cứng hơn nhiều so với bình thường; với những đồng tiền vàng trở nên cứng gấp 4 lần. Các tính chất vật lý khác lại ít nhiều không thay đổi.

Trong một thử nghiệm khác, các nhà nghiên cứu đã chế tạo một loại thủy tinh kim loại bằng kỹ thuật mới này. Giống như những chiếc kính mà chúng ta quen thuộc; những vật liệu này có cấu trúc tinh thể vô định hình; có thể khiến chúng dễ tạo khuôn hơn và có khả năng bền hơn các kim loại thông thường.

“Chế tạo thủy tinh kim loại từ một thành phần vốn rất khó làm; vì vậy hầu hết các loại thủy tinh kim loại đều là hợp kim”, giáo sư Chen cho biết. “Nhưng chúng tôi đã có thể bắt đầu với các hạt nano paladi vô định hình; và sử dụng kỹ thuật của chúng tôi để tạo ra thủy tinh kim loại paladi”.

Thủy tinh kim loại

Mở rộng quy mô sản xuất

Ở quy mô sản xuất hiện tại là centimet, các nhà nghiên cứu cho biết quá trình này có thể được sử dụng để tạo ra các lớp phủ siêu cứng; điện cực hoặc các thành phần kim loại khác. Tuy nhiên, theo nhóm nghiên cứu, việc mở rộng quy mô lên các hạng mục lớn hơn cũng tương đối đơn giản; bởi vì các thiết bị công nghiệp hiện tại có thể chịu được mức độ áp suất này. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Chem.

Chen hy vọng một ngày nào đó kỹ thuật sản xuất loại siêu cứng của họ có thể được ứng dụng rộng rãi cho các sản phẩm thương mại. Công trình của nhóm hiện đã được cấp bằng sáng chế.

Vậy là bạn đã có thêm nhiều thông tin về chủ đề Phương pháp rèn mới chế ra kim loại có độ cứng khủng rồi nhé. Chúng tôi tin rằng chắc hẳn bạn đã có thêm nhiều kiến thức khoa học hữu ích rồi đấy nhé.

Nguồn: khoahoc.tv