Neue Metalllegierung ist 100 Mal haltbarer als hochfester Stahl
Coolidge
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2018-08-20 09:29:00
Sandia National Laboratories Forscher zeigen eine Computersimulation, die verwendet wird, um die beispiellose Verschleißfestigkeit ihrer Platin-Gold-Legierung vorherzusagen, und ein Umwelttribometer, das verwendet wurde, um es zu demonstrieren. (Foto von Randy Montoya)
Sandia National Laboratories Forscher zeigen eine Computersimulation, die verwendet wird, um die beispiellose Verschleißfestigkeit ihrer Platin-Gold-Legierung vorherzusagen, und ein Umwelttribometer, das verwendet wurde, um es zu demonstrieren. (Foto von Randy Montoya)
Eine Platin-Gold-Legierung, die von amerikanischen Forschern entwickelt wurde, ist die erste Metalllegierung, die der Verschleißfestigkeit in der Kategorie Diamant und Saphir entspricht.
Das Forschungsteam von Sandia National Laboratories aus New Mexico glaubt, dass das Material, das 100 Mal haltbarer als hochfester Stahl ist, das verschleißbeständigste Metall der Welt ist.
"Wir haben gezeigt, dass sich einige Legierungen grundlegend ändern können, was diese enorme Leistungssteigerung gegenüber einer breiten Palette von echten, praktischen Metallen ermöglicht", sagte der Materialwissenschaftler Nic Argibay, Autor einer kürzlich erschienenen Veröffentlichung der Ergebnisse in Advanced Materials .
Obwohl Metalle stark sind, verschleißen sie im Laufe der Zeit, wenn sie gegen andere Metalle reiben, es sei denn, sie sind mit einer schützenden Barriere oder Beschichtung wie Motoröl versehen. Für die Elektronik ist diese Beschichtung in der Regel aus Gold oder einem anderen Edelmetall, und auch diese verschleißt im Laufe der Zeit.
Die Platin-Gold-Beschichtung von Sandia könnte der Elektronikindustrie jährlich mehr als 100 Millionen US-Dollar an Materialien ersparen, sagte Argibay und mache Produkte langlebiger und zuverlässiger.
"Diese verschleißfesten Materialien könnten möglicherweise für eine Reihe von Geräten, die wir erforscht haben, Zuverlässigkeitsvorteile bieten", sagte Chris Nordquist, ein Sandia-Ingenieur, der nicht an der Studie beteiligt war. "Die Möglichkeiten zur Integration und Verbesserung wären gerätespezifisch, aber dieses Material würde ein weiteres Werkzeug bieten, um die aktuellen Zuverlässigkeitsbeschränkungen von mikroelektronischen Metallkomponenten zu adressieren."
Obwohl ihre Mischung aus 90% Platin und 10% Gold nicht neu ist, ist die Theorie dahinter. Argibay und sein Co-Autor Michael Chandross widersprachen der konventionellen Weisheit, die besagt, dass die Fähigkeit eines Metalls, Reibung zu widerstehen, darauf basiert, wie schwer es ist. Stattdessen vertraten sie die Theorie, dass die Abnutzung damit zusammenhängt, wie gut ein Metall Hitze standhalten kann, und sie haben ihre Legierung so konstruiert.
"Viele traditionelle Legierungen wurden entwickelt, um die Festigkeit eines Materials zu erhöhen, indem die Korngröße reduziert wird", sagte John Curry, ein Postdoktorand bei Sandia und erster Autor auf dem Papier. "Selbst bei extremen Belastungen und Temperaturen werden viele Legierungen besonders unter Ermüdung verrosten oder aufweichen. Wir haben gesehen, dass mit unserer Platin-Gold-Legierung die mechanische und thermische Stabilität hervorragend ist, und wir haben nicht viel Veränderung in der Mikrostruktur während extrem langer Perioden zyklischer Belastung während des Gleitens gesehen. "
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