Немецкие исследователи сообщили в последнем выпуске британского журнала Nature, что они разработали новый процесс выплавки сплавов, который может превращать твердые оксиды металлов в блочные сплавы за один этап. Технология не требует плавления и перемешивания металла после его извлечения, что позволяет снизить выбросы парниковых газов и сэкономить энергию.

Исследователи из Института устойчивых материалов Макса Планка в Германии использовали водород вместо углерода в качестве восстановителя для извлечения металла и формирования сплава при температурах, намного ниже точки плавления металла, и в экспериментах успешно произвели сплавы с низким расширением. Сплавы с низким расширением состоят из 64% железа и 36% никеля и могут сохранять свой объем в широком диапазоне температур, что делает их широко используемыми в промышленности.

Исследователи смешали оксиды железа и никеля в необходимой пропорции для сплавов с низким расширением, равномерно измельчили их шаровой мельницей и спрессовали в небольшие круглые лепешки. Затем они нагрели лепешки в печи до 700 градусов по Цельсию и ввели водород. Температура была недостаточно высокой, чтобы расплавить железо или никель, но была достаточно высокой, чтобы восстановить металл. Испытания показали, что обработанный блочный металл имеет типичные характеристики сплавов с низким расширением и обладает лучшими механическими свойствами благодаря малому размеру зерна. Поскольку готовый продукт имел форму блока, а не порошка или наночастиц, его было легко отливать и обрабатывать.

Традиционная выплавка сплавов включает три этапа: сначала оксиды металлов в руде восстанавливаются до металла углеродом, затем металл обезуглероживается, плавятся и смешиваются различные металлы и, наконец, проводится термомеханическая обработка для корректировки микроструктуры сплава. сплав для придания ему определенных свойств. Эти шаги потребляют огромное количество энергии, а процесс использования углерода для восстановления металлов приводит к образованию большого количества углекислого газа. Выбросы углерода в металлургической промышленности составляют около 10% от общего объема выбросов в мире.

Исследователи заявили, что побочным продуктом использования водорода для восстановления металлов является вода с нулевым выбросом углерода, и что этот простой процесс имеет огромный потенциал для экономии энергии. Однако в экспериментах использовались оксиды железа и никеля высокой чистоты, и эффективность