Varjenje aluminijeve zlitine s pomočjo nanotehnologije

logo

Aluminijeva zlitina (tip AA 7075), razvita leta 1940, že dolgo veliko obeta v avtomobilski industriji, a jo zadržuje ena ovira. Čeprav ima pri tretjini svoje mase skoraj trdoto jekla, jo je težko uporabiti, ker je ni mogoče variti na konvencionalen način.

Vzrok za to je v neenakomerni porazdelitvi atomov aluminija, magnezija in cinka v talini, ki je osnovni mehanizem varjenja. Ko se spoj z neenakomerno porazdelitvijo teh atomov ohladi, nastanejo vzdolž vara razpoke in var poči.
Inženirji na UCLA so vendarle razvili način varjenja omenjene zlitine. Pri tem si pomagajo z žico, ki jo dajo med kosa zlitine, ki ju hočejo zvariti, kar deluje kot nekakšen povezovalni člen. Žica je sestavljena iz enakega materiala (AA 7075), dodani pa so ji še nanodelci titanovega karbida.

Z novim pristopom so raziskovalci ustvarili vare, ki prenesejo natezno obremenitev 392 Mpa, ki je kar dvakrat večja od natezne trdnosti pogosto uporabljenega materiala v avtomobilizmu in letalstvu (AA 6061). Raziskovalci predvidevajo tudi, da bi to silo lahko s primerno temperaturno obdelavo dvignili na 551 Mpa, kar je primerljivo z natezno trdnostjo varov jekla.

Zaradi manjše mase pri enaki trdnosti lahko uporaba zlitine AA 7075 prispeva k manjšanju izgub, zato so jo že do sedaj uporabljali v primerih, ko je bilo mogoče namesto varjenja uporabiti vijake ali kovice. Uporabljena je tudi pri proizvodnji okvirjev pametnih telefonov in za plezalne vponke, kjer ni več kovinskih sestavnih delov, ki bi jih bilo treba na nek način združiti.
Nova tehnika varjenja bi lahko razširila področje uporabe aluminijeve zlitine v masovni proizvodnji produktov, kjer je varjenje velik del proizvodnega procesa, na primer v proizvodnji koles in avtomobilov. Podjetja bodo lahko prevzela novo metodo varjenja brez večjih sprememb proizvodnega procesa in tako izdelovala lažje produkte enake trdnosti kot do sedaj. Raziskovalci so se že povezali z izdelovalcem koles za razvoj prototipnih okvirjev iz aluminijeve zlitine, njihovo mnenje pa je, da bi bila nova tehnika varjenja lahko uporabna tudi za ostale kovine in zlitine, ki jih je bilo doslej težko variti.

Povzeto po: https://phys.org/news/2019-01-nanotechnology-enables-weld-previously-un-weldable.htm

https://phys.org/

Več o članku si preberite v PDF reviji!