Duitse onderzoekers hebben in het laatste nummer van het Britse tijdschrift Nature gerapporteerd dat ze een nieuw smeltproces voor legeringen hebben ontwikkeld waarmee vaste metaaloxiden in één stap in blokvormige legeringen kunnen worden omgezet. De technologie vereist niet dat het metaal wordt gesmolten en gemengd nadat het is gewonnen, wat de uitstoot van broeikasgassen helpt verminderen en energie bespaart.

Onderzoekers van het Max Planck Instituut voor Duurzame Materialen in Duitsland gebruikten waterstof in plaats van koolstof als reductiemiddel om het metaal te extraheren en de legering te vormen bij temperaturen ver onder het smeltpunt van het metaal, en hebben in experimenten met succes legeringen met lage uitzetting geproduceerd. De legeringen met lage expansie bestaan ​​uit 64% ijzer en 36% nikkel en kunnen hun volume binnen een groot temperatuurbereik behouden, waardoor ze veel in de industrie worden gebruikt.

De onderzoekers mengden de oxiden van ijzer en nikkel in de vereiste verhouding voor legeringen met een lage expansie, maalden ze gelijkmatig met een kogelmolen en persten ze tot kleine ronde koeken. Vervolgens verhitten ze de koeken in een oven tot 700 graden Celsius en voegden er waterstof aan toe. De temperatuur was niet hoog genoeg om het ijzer of nikkel te smelten, maar wel hoog genoeg om het metaal te reduceren. Uit tests bleek dat het verwerkte blokvormige metaal de typische kenmerken had van legeringen met lage expansie en betere mechanische eigenschappen had vanwege de kleine korrelgrootte. Omdat het eindproduct de vorm had van een blok en niet van poeder of nanodeeltjes, was het gemakkelijk te gieten en te verwerken.

Het traditionele smelten van legeringen omvat drie stappen: eerst worden de metaaloxiden in het erts door koolstof gereduceerd tot metaal, vervolgens wordt het metaal koolstofvrij gemaakt en worden verschillende metalen gesmolten en gemengd, en ten slotte wordt thermisch-mechanische verwerking uitgevoerd om de microstructuur van het erts aan te passen. de legering om deze specifieke eigenschappen te geven. Deze stappen verbruiken enorme hoeveelheden energie, en het proces waarbij koolstof wordt gebruikt om metalen te verminderen produceert grote hoeveelheden koolstofdioxide. De koolstofemissies van de metaalindustrie zijn goed voor ongeveer 10% van het wereldtotaal.

De onderzoekers zeiden dat het bijproduct van het gebruik van waterstof om metalen te verminderen water is, zonder CO2-uitstoot, en dat het eenvoudige proces een enorm potentieel voor energiebesparing heeft. Bij de experimenten werden echter ijzer- en nikkeloxiden met een hoge zuiverheid en de efficiëntie gebruikt