Koreanen maken licht én sterk staal, door mix met aluminium

Eerdere legeringen van ijzer en aluminium waren wel licht maar niet sterk. Dat probleem is nu opgelost.

Het ideale staal is licht, sterk maar toch een beetje plooibaar, zodat het niet snel barst onder belasting. Koreaanse metallurgen hebben nu een nieuw type aluminiumhoudend staal ontwikkeld, dat net zo licht is als andere lichte staalsoorten, maar sterker en plooibaarder. Ze beschrijven hun vondst vandaag in het wetenschappelijke tijdschrift Nature.

Staal bestaat uit ijzer, met daaraan toegevoegd elementen als koolstof, mangaan, of nikkel. Die toevoegingen hebben een gunstige invloed op de mechanische eigenschappen van het staal. Om lichtere staalvarianten te maken is ook wel eens eerder geprobeerd aluminium toe te voegen. Maar die toevoeging kan leiden tot de kristallisatie van een ijzer-aluminium-tussenfase, die het metaal bros maakt. Dat effect kan worden bestreden door koolstof en mangaan toe te voegen, maar de resulterende legeringen boeten daardoor wel aan sterkte in.

Sang-Heon Kim, Hansoo Kim en Nack J. Kim van het Instituut voor IJzertechnologie in Pohang in Zuid-Korea besloten nu juist gebruik te maken van de brosse ijzeraluminium-tussenfase.

Ze ontwikkelden een bewerkingstechniek waarin het staal warm en koud gewalst wordt (uitgespreid als deeg onder een deegroller), gevolgd door nagloeien en vervolgens afschrikken (snel afkoelen in water). Daarnaast voegden ze nikkel toe.

Daardoor ontstaan de ijzer-aluminiumkristallen wel, maar zijn ze veel kleiner, laten de metallurgen zien op elektronenmicroscopische opnamen: enkele micrometers groot.

En in die vorm dragen de micro-kristallen juist bij aan de sterkte en de lichtheid van het staal, zonder het veel brozer te maken. Het resulterende staal heeft een dichtheid van 6,82 kilogram per liter, vergelijkbaar met de eerder gemaakte lichte staalsoorten met aluminium (de dichtheid van gewoon staal is 7,8 kg per liter). Het is sterker, en tegelijk ook minder bros.