Германски изследователи съобщиха в последния брой на британското списание Nature, че са разработили нов процес на топене на сплав, който може да превърне твърдите метални оксиди в сплави с форма на блок в една стъпка. Технологията не изисква топене и смесване на метала, след като е бил извлечен, което спомага за намаляване на емисиите на парникови газове и пести енергия.

Изследователи от Института Макс Планк за устойчиви материали в Германия са използвали водород вместо въглерод като редуциращ агент за извличане на метала и формиране на сплавта при температури, далеч под точката на топене на метала, и успешно са произвели сплави с ниско разширение в експерименти. Сплавите с ниско разширение са съставени от 64% желязо и 36% никел и могат да поддържат обема си в широк температурен диапазон, което ги прави широко използвани в индустрията.

Изследователите смесиха оксидите на желязо и никел в необходимата пропорция за сплави с ниско разширение, смилаха ги равномерно с топкова мелница и ги пресоваха в малки кръгли торти. След това те нагряват тортите в пещ до 700 градуса по Целзий и въвеждат водород. Температурата не беше достатъчно висока, за да разтопи желязото или никела, но беше достатъчно висока, за да редуцира метала. Тестовете показаха, че обработеният метал с форма на блок има типичните характеристики на сплави с ниско разширение и има по-добри механични свойства поради малкия си размер на зърното. Тъй като готовият продукт беше под формата на блок, а не на прах или наночастици, той беше лесен за отливане и обработка.

Традиционното топене на сплав включва три стъпки: първо металните оксиди в рудата се редуцират до метал чрез въглерод, след това металът се декарбонизира и различни метали се стопяват и смесват и накрая се извършва термично-механична обработка за регулиране на микроструктурата на сплавта, за да й придаде специфични свойства. Тези стъпки консумират огромни количества енергия, а процесът на използване на въглерод за намаляване на металите произвежда големи количества въглероден диоксид. Въглеродните емисии от металургичната промишленост представляват около 10% от общите емисии в света.

Изследователите казаха, че страничният продукт от използването на водород за намаляване на металите е водата с нулеви въглеродни емисии и че простият процес има огромен потенциал за спестяване на енергия. Въпреки това, експериментите използват оксиди на желязо и никел с висока чистота и ефективност