Andrew Emus vio algo extraño mientras observaba su microscopio electrónico. Estaba examinando una plata de una nueva aleación de aluminio en la escala de átomos, buscando la clave de su fuerza, cuando vio que la nuclear se clasificó de una manera muy extraordinaria. “Cuando comencé a estar emocionado”, dijo IMS, un ingeniero de investigación, “porque pensé que probablemente estaba mirando una costa”.
No solo encontró una costera en esta aleación de aluminio, sino que en el Instituto Nacional de Normas y Tecnología (NIST), él y sus colegas descubrieron que estas costas también la fortalecen. Publicaron sus búsquedas en este Revista de compuestos y compuestos.
Esta es una nueva forma de hacer que Egipto, las piezas metálicas, formadas en las condiciones extremas de la impresión 3D de metal. Comprender este aluminio en una escala nuclear permitirá un tipo completamente nuevo de piezas impresas en 3D, como componentes de aeronaves, intercambiadores de calor y chasis de automóviles. También abrirá la puerta a la investigación sobre el nuevo compuesto de aluminio que utiliza Coascrastals para obtener fuerza.
¿Qué son los koCrystals?
Los barriles son como cristales ordinarios pero con algunas diferencias importantes.
Un cristal tradicional está hecho de cualquier sólido que esté hecho de átomos o moléculas en patrones de órganos. Por ejemplo, la sal de mesa es un cristal común. Los átomos de sal están conectados para hacer cubos, y están asociados con la fabricación de cubos de microscopio grandes que son lo suficientemente grandes como para mirar el ojo desnudo.
Solo hay 230 formas posibles de crear muestras de cristal que repitan átomos. Las costas no se ajustan a ninguno de ellos. Su forma única les crea un patrón que llena el lugar, pero nunca repite.
Dan Schitatman, científico del Instituto Técnico de Tecnología de Israel, descubrió la costa de la costa durante la década de 1980 en el NIST. En ese momento, muchos científicos pensaban que su investigación era pobre porque las nuevas formas de cristal que se encontraron bajo las reglas de cristal habituales no eran posibles. Pero a través de una investigación cautelosa, Shettman demostró más allá de la sospecha de que había un nuevo tipo de cristal, que revolucionó la ciencia de la cristalografía y ganó el Premio Nobel de Química en 2011.
En el mismo edificio que funcionó como Shett Man durante décadas más tarde, Andrew Emus encontró sus propias costas en aluminio impreso en 3D.
¿Cómo funciona una impresión de metal en 3D?
Hay algunas formas diferentes de metales impresos en 3D, pero el más común se llama “fusión del lecho de polvo”. Funciona así: el polvo de metal se extiende uniformemente en una capa delgada. Luego, un poderoso láser se mueve sobre el polvo, derritiéndolo. Después de que termine la primera capa, se extiende una nueva capa de polvo y se repite el proceso. Una capa a la vez, derrite el polvo láser en forma sólida.
La impresión 3D crea formas que serán imposibles con otro método. Por ejemplo, en 2015, GE diseñó boquillas de combustible para motores de aviones que solo se podían hacer con impresión 3D de metal. La nueva boquilla fue una gran mejora. Su forma compleja salió de la impresora como parte liviana. Por el contrario, la versión anterior tuvo que recolectar 20 piezas separadas y era un 25 % pesado. Hasta la fecha, GE ha imprimido decenas de miles de boquillas de combustible, lo que muestra que la impresión 3D de metal puede tener éxito comercial.
Uno de los límites de la impresión 3D de metal es que solo funciona con un puñado de metales. “Es casi imposible imprimir aleación de aluminio de alta resistencia”, dice Fan Zhang, co -autor de papel. “Tienen grietas, lo que los hace inutilizables”.
¿Por qué es difícil imprimir aluminio?
El aluminio normal se derrite a una temperatura de aproximadamente 700 grados Celsius.
En 2017, un equipo de Laboratorios de HRL con sede en California, y UC Santa Bárbara, encontró una aleación de aluminio de alta potencia que podría imprimirse en 3D. Descubrieron que agregar zerconio al polvo de aluminio evitaba que las piezas impresas en 3D se agrieten, lo que resultó en un fuerte metal egipcio.
Los investigadores de NIST salieron a escala nuclear para comprender esta nueva aleación de circonio de aluminio impreso en 3D disponible comercialmente. Zhang dijo: “Confiar en este nuevo metal que las piezas de aviones militares pueden usar para usar en componentes importantes, como componentes importantes, necesitamos una comprensión profunda de que los átomos encajen”.
El equipo NIST quería saber qué hacía que este metal fuera tan fuerte. Una parte de la respuesta, salió, fueron los barresas.
¿Cómo fortalecen los koscrystals aluminio?
En los metales, los cristales perfectos son débiles. Las muestras de cristal regulares hacen que los átomos sean más fáciles de deslizarse entre sí. Cuando esto sucede, el metal gira, se extiende o se rompe. Los castores de fundición rompen la muestra regular de cristal de aluminio, lo que causa defectos que fortalecen el metal.
Ciencia de medición para indicar una costa
Cuando el IMS solo miró el cristal desde el ángulo correcto, vio que tenía un equilibrio rotativo de cinco veces. Esto significa que hay cinco formas de rotar el cristal alrededor del eje para que puedan parecerse.
El IMS dijo: “El equilibrio de cinco veces es muy bajo. Era una señal de que podríamos tener una costa”. “Pero no podemos satisfacernos completamente hasta que obtengamos la medición”. Para confirmar que tenían una costa, el IMS tuvo que rotar cuidadosamente el cristal bajo el microscopio y demostró que tenía tres veces equilibrio y doble equilibrio desde dos ángulos diferentes.
“Ahora que tenemos esta búsqueda, creo que abrirá un nuevo enfoque al diseño de Egipto”, dice Zhang. “Hemos demostrado que las costas pueden fortalecer el aluminio. Ahora la gente ahora puede tratar de hacerlos deliberadamente en la mezcla futura”.
