Кухонные отходы вместо дорогой руды: как металлурги нашли способ в разы удешевить прочные сплавы
 
Исследователи Северо-Каролинского государственного университета (NC State) продемонстрировали метод производства сплавов магния высокой прочности с использованием измельченных яичных скорлуп в качестве источника кальция. Данный подход позволяет обойти традиционный, энергозатратный процесс переработки руды для получения кальциевых материалов, таких как карбонат и оксид кальция, которые обычно применяются в металлургии.
 
Яичная скорлупа состоит на 95% из карбоната кальция. В ходе технологического процесса, называемого экструзией с трением (friction stir extrusion), этот карбонат трансформируется непосредственно в оксид кальция и элементарный кальций, которые интегрируются в структуру магния.
 
Согласно Bharat Gwalani, ведущему автору исследования и доценту материаловедения NC State, сокращение этапа переработки руды обеспечивает более надежную устойчивую цепочку поставок, снижение энергопотребления и использование дешевого биоотхода.
 
Принцип работы установки основан на механическом взаимодействии. Исследователи сверлят отверстия в цилиндрическом блоке магния, заполняют их мелкодисперсной порошковой скорлупой и помещают конструкцию в стальной цилиндр. Далее внутрь опускается стальной сердечник (mandrel), выполняющий функцию пестла в ступе.
 
При вращении со скоростью 300 оборотов в минуту и давлении вниз, он смешивает порошковую скорлупу с окружающим магнием. Выделяющееся трение обеспечивает химическую трансформацию компонентов и формирование сплава Mg2Ca, обладающего сочетанием высокой прочности и малой массы, что делает его пригодным для применения в аэрокосмической отрасли и производстве электроники.
 
В процессе экструзии сплав выталкивается из отверстия в виде прутка готового изделия. Исследователи отмечают, что данный метод масштабируем и энергоэффективен. Кроме того, Gwalani указывает на универсальность подхода: ранее в том же году была показана возможность использования аналогичной техники для создания магнитных композитов путем внедрения порошка самарий-кобальта (SmCo5) в алюминиевый лом.

МАХ