Kvantteori bakom nya, starka metallegeringar
NYHET
Forskning i syfte att utveckla nya metallegeringar har traditionellt varit experimentell. Därmed har det inte alltid varit lätt för forskare att veta exakt vad som bidragit till nya legeringars positiva egenskaper. Nu har forskare vid KTH utarbetat en ny metod att ta fram legeringar som på atomnivå belyser de mekanismer som leder till starkare, segare och mer formbara material. Därmed hoppas forskarna med tiden bland annat kunna producera stål där cancerframkallande kobolt ersätts med miljövänliga alternativ.
Svensk stålexport sker idag till runt 150 länder och en summa av cirka 70 miljarder kronor årligen. Det är och har varit en viktig del av svensk basindustri i många decennier. När det gäller utvecklingen av nya stålbaserade legeringar har Sverige länge legat bra till.
Nya legeringar
Traditionell materialutveckling har dock varit experimentell och försöksbaserad. Det har gjort att det inte alltid varit lätt att med stor noggrannhet kunna ringa in exakt vilka parametrar som bidragit den härdningsmekanism som varit ansvarig för metallegeringens positiva egenskaper när det kommer till formbarhet, styrka och seghet. I syfte att göra någonting åt detta har forskare vid KTH applicerat en kvantteoribaserad designmetod på nya stållegeringar, något som lett fram till möjligheten att utveckla nya legeringar härdningsmekanismen blir synlig på atomnivå.
– Att förstå och kontrollera egenskaperna hos legeringar har varit en långvarig önskan bland forskare och ingenjörer. Här använder vi en designmetod som kan visa skillnaderna mellan olika legeringsfamiljer och därmed ge en möjlighet att identifiera de allra bästa materiallösningarna, säger Levente Vitos, professor på avdelningen Materialvetenskap vid KTH och en av forskarna bakom arbetet.
Cancerframkallande kobolt ersätts
Arbetet har resulterat i en publicering i den vetenskapliga tidskriften PNAS Nexus. Enligt Levente Vitos kommer forskarnas arbete att ha en positivt inverkan på möjligheten att hitta nya strukturella material som så kallat austenitiskt rostfritt stål med förbättrade mekaniska egenskaper, eller hårdmetaller där den cancerframkallande kobolten ersätts med miljövänliga alternativ.
– Förbättrade mekaniska egenskaper hos konstruktionsmaterial möjliggör minskad vikt och behov av råvaror och kan därmed bidra till de energibesparingsmål som finns i ett mer hållbart samhälle, säger Song Lu, korresponderande författare till den vetenskapliga artikeln.
Text: Peter Ardell
För mer information, kontakta Levente Vitos på 08 - 790 83 56 eller leveute@kth.se.