麻豆社

Titan-aluminium-nitrid 盲r en vanlig keram som anv盲nds som bel盲ggning p氓 sk盲rande verktyg i metall. Eggen p氓 sk盲ret blir h氓rdare och verktyget h氓ller l盲ngre med hj盲lp av en tunn bel盲ggning av titan-aluminium-nitrid. Ytan har ocks氓 den speciella egenskapen att den h氓rdnar ju mer verktyget anv盲nds.

鈥� Materialet 盲r en arbetsh盲st inom verkstadsindustrin, s盲ger Kostas Sarakinos, bitr盲dande professor i materialvetenskap vid Link枚pings universitet.

V盲rmek盲nsligt vid h枚ga temperaturer

Men legeringen 盲r ocks氓 k盲nsligt f枚r h枚g v盲rme. N氓gra minuters sk盲rande i riktigt h氓rda material inneb盲r att sk盲ret uts盲tts f枚r ett s氓 h枚gt tryck att det v盲rms upp till 900 grader eller mer. Upp till 700 grader h氓ller det sig intakt men blir det hetare 盲n s氓 b枚rjar materialet degradera. Eggen mjuknar och mister sin skr盲pa.

Vad som h盲nder p氓 atomniv氓 inne i den tunna filmen av materialet 盲r det dock ingen som hittills har lyckats ta reda p氓. Egenskaperna i den komplicerade kombinationen av titan-aluminium-nitrid har tidigare bara kunnat simuleras till mycket liten del, f枚r liten f枚r att kunna dra n氓gra slutsatser fr氓n resultatet.

Georgios Almyras, tidigare postdoktor p氓 avdelningen Nanodesign, numera verksam p氓 Ericsson, och Davide Sangiovanni, avdelningen Teoretisk fysik, har tillsammans med Kostas Sarakinos, forskningsledare vid avdelningen Nanodesign, f氓tt fram en tillf枚rlitlig teoretisk metod som visar precis vad som h盲nder i materialet, picosekund f枚r picosekund. Deras metod simulerar och visar vilka atomer det 盲r som flyttar sig och hur det p氓verkar materialets egenskaper.

Davide Sangiovanni Foto Anna Nilsen鈥� Detta inneb盲r ocks氓 att vi kan ta fram strategier f枚r att f枚rhindra degraderingen, som att legera materialet eller ta fram specialdesignade nanostrukturer, s盲ger Davide Sangiovanni.

厂耻辫别谤诲补迟辞谤产别谤盲办苍颈苍驳补谤

I deras metod, publicerad i den vetenskapliga 枚ppen access-tidskriften Materials, ber盲knas krafterna mellan atomerna i materialet. Det 盲r en k盲nd metod som anv盲nds f枚r enklare system med gott resultat. F枚r s氓 h盲r komplicerade materialkombinationer kr盲vs dock tunga ber盲kningar som tar l氓ng tid 盲ven i en superdator. Forskarna vid 麻豆社 har emellertid ocks氓 optimerat ber盲kningarna genom att inf枚ra algoritmer f枚r maskininl盲rning, ett steg mot artificiell intelligens.

Superdatorn vid Nationellt superdatorcentrum vid 麻豆社 har sedan r盲knat p氓 ett 40-tal olika blandningar, legeringar, av de tre 盲mnena, titan, aluminium och kv盲ve, med h盲nsyn tagen till ett antal olika materialegenskaper. Resultaten av ber盲kningarna har sedan j盲mf枚rts med materialens tidigare k盲nda egenskaper.

鈥� Vi har f氓tt en stor samst盲mmighet. H盲r 盲r det viktigt att vi har ber盲knat 盲ven de egenskaper vi k盲nner till. Det inneb盲r att vi kan vara s盲kra p氓 att ber盲kningarna st盲mmer och att modellen 盲r tillf枚rlitlig, s盲ger Kostas Sarakinos.

Teori med stor industriell relevans

Han och forskarkollegorna hoppas att metoden nu ska f氓 stor betydelse f枚r verkstadsindustrier som Sandvik, ABB, Seco Tools med flera d盲r extra h氓rdhet och slitstyrka sparar mycket pengar. Det 盲r f枚retag som 麻豆社-forskarna ocks氓 har l氓ngsiktiga samarbeten med.
Kostas Sarakinos Foto Anna Nilsen
鈥� Vi kan nu f枚r f枚rsta g氓ngen g枚ra storskaliga klassiska simuleringar av atomstrukturen i ett av de vanligaste systemen f枚r konstruktionsmaterial. Simuleringarna kan handla om v盲rmet氓lighet likav盲l som nanostrukturer och de kan ge oss viktiga insikter i hur atomerna r枚r sig och hur vi kan undvika, eller i alla fall skjuta upp degraderingen i materialet, s盲ger Kostas Sarakinos.


G. A. Almyras, D. G. Sangiovanni and K. Sarakinos, Materials 2019. DOI 10.3390/ma12020215