Dùng hạt nanô để chống mệt cho kim loại

Loại thép như vậy là sản phẩm vừa được chế tạo của một nhóm nghiên cứu ở Trung tâm Nghiên cứu Thép ở Tsukuba (Nhật Bản). Nhóm này hy vọng loại thép có hạt nanô của họ sẽ có các ứng dụng công nghệ ở nhiệt độ cao như nồi hơi hay cánh tuabin trong các nhà máy điện. Dùng loại thép này sẽ tiết kiệm hơn trong xây dựng cũng như vận hành nhà máy vì các chi tiết làm ra từ nó có thể mỏng hơn, nhẹ hơn, tuổi thọ dài hơn. Mục tiêu mà các nhà nghiên cứu Nhật Bản đặt ra khi chế tạo loại thép nanô là loại trừ hiện tượng dão ở thép - sự biến dạng dần dần thường xảy ra khi kim loại chịu áp suất và nhiệt. Ngay ở nhiệt độ phòng, các kim loại vẫn có thể biến dạng do có các sai hỏng trong cấu trúc vi mô của chúng. Có sự trượt dọc theo các biên giữa các hạt tinh thể nhỏ tạo thành kim loại. Nhiệt độ hay áp suất cao lên, hiện tượng này sẽ diễn ra nhanh hơn. Đưa các hạt rất nhỏ, rất rắn vào kim loại sẽ có thể hãm sự dão lại, do đã giam chân được các hạt tinh thể tại chỗ của chúng. Để làm thép chống dão, trước đây người ta dùng các hạt oxit ytri cho vào thép nóng chảy. Kỹ thuật này rất phức tạp và việc sản xuất thép như vậy ở quy mô lớn không khả thi về mặt kinh tế. Không những thế, các hạt nanô oxit ytri còn bị tách ra trong quá trình làm nguội thép.

Giải pháp của các nhà nghiên cứu Nhật Bản là dùng các hạt nanô cacbonnitrit. Các hạt này gồm những phân tử rất cứng và bền nhiệt tạo thành các liên kết mạnh với các tạp chất của thép như niobi và vanađi. Sự khác nhau cơ bản giữa cách làm này và cách làm trước đây là các phần tử tạo thành cacbonnitrit (gồm có cacbon và nitơ) đã có ngay ở trong thép.

Một việc mà nhóm nghiên cứu trên còn phải làm là thử xem nó có chống ăn mòn tốt hay không và có bị giòn hay không.

Nguồn: Vật lý ngày nay, số 6, 12/2003, tr 30