耐熱アルミニウム合金：航空宇宙工学における画期的な進歩

Metal Miner経由

中国の科学者が最近、アルミニウム合金の耐熱性を大幅に向上させる技術の開発を発表しました。この大発見により、この軽量金属の使用をこれまで航空宇宙や輸送などの重要分野で制限していた主要課題が解決されます。

South China Morning Postの 報道によると、天津大学の科学者チームが、微粒子を通常のアルミニウム合金に注入することで新しい技術を開発しました。これにより、非常に高温でも優れた性能を発揮する強化アルミニウム合金が生み出されました。

新しいアルミニウム合金が高温に耐え、製造を容易に

このニュースエージェンシーの Xinhuaによる報告では、製造業者がアルミニウム合金を低密度、高比強度、防食性のために高く評価しています。しかし、アルミニウム合金はこれまで熱に対する耐性が制限され、通常、350度セルシウスまたは662度ファレンハイトで動作しており、400度セルシウスを超えるとその機械的特性が急速に低下し、航空宇宙設計でのアルミニウムの使用が著しく制限されることになっていました。

報告には、この新合金は大量生産しやすく、その開発が航空宇宙産業にとって非常に重要であるという科学者の発言が引用されています。航空機、ロケット、宇宙船は大気摩擦に多く直面しますし、しばしば高温環境で作動する必要があります。この新技術により、アルミニウム部品の使用が以前は不適切だった状況でも可能となります。

より優れたアルミニウム合金の追求

この大学チームは、今年4月に査読付きジャーナル「Nature Materials」に研究結果を発表しました。SCMPの報告によると、セラミック粒子を合金に混ぜて酸化物分散強化合金を作る手法が期待を上回る結果をもたらしました。実際、約2年前、NASAは1,093度セルシウスまで耐えられるニッケル系の合金GRX-810を製造する類似技術を公表しました。報告はまた、NASAのウェブサイトから、この方法が航空宇宙部門で利用される部品の強度と寿命を大幅に向上させたと引用しています。

酸化物分散強化合金は鉄、モリブデン、ニッケル、タングステンなどの金属に対して化学処理技術を用いて成功してきました。しかし、アルミニウム、マグネシウム、チタン、ジルコニウムなどの商用酸化物分散強化合金は、酸素との高い反応性のためほとんど存在していませんでした。このような還元不可能な金属は酸化物から還元される金属と異なり、抽出に難しさを抱えています。

この問題を克服するため、大学の研究者は5nmの酸化マグネシウム粒子を作成し、粉末冶金法を用いてこれらの粒子をアルミニウムマトリクス内に分散させ、体積8%を達成しました。この開発は、高温環境でのアルミニウム合金の使用を可能とし、特定のチタン合金と競合しつつも軽量化を実現します。

中国のグリーンアルミニウムへの取り組み

中国は最大のアルミニウム消費国の一つであり、その産業は最近、緑電力アルミニウムの開発を加速させました。電解アルミニウムの生産により、より多くの緑エネルギーを使用することで、業界は炭素排出を大幅に削減することを期待しています。また、緑電力アルミニウムと非緑電力アルミニウムの差別化を積極的に推進しています。

過去10年間、中国は低炭素アルミニウムを作るために熱力から水力に静かに切り替えました。この 報告によると、2015年の中国のアルミニウム精錬所でのエネルギー使用のうち、熱力が約89%を占め、水力はわずか10%でしたが、今日、熱力使用は約74%で、水力は約20%を占めています。今後、太陽光と風力もより広く採用され、より緑の中国アルミニウム産業を実現するでしょう。

Sohrab Darabshaw è‘—

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