Tyska forskare har rapporterat i det senaste numret av den brittiska tidskriften Nature att de har utvecklat en ny legeringssmältningsprocess som kan förvandla fasta metalloxider till blockformade legeringar i ett steg. Tekniken kräver inte smältning och blandning av metallen efter att den har utvunnits, vilket hjälper till att minska utsläppen av växthusgaser och spara energi.

Forskare vid Max Planck Institute for Sustainable Materials i Tyskland använde väte istället för kol som reduktionsmedel för att extrahera metallen och bilda legeringen vid temperaturer långt under metallens smältpunkt, och har framgångsrikt producerat lågexpansionslegeringar i experiment. De lågexpansionslegeringar är sammansatta av 64 % järn och 36 % nickel, och kan hålla sin volym inom ett stort temperaturområde, vilket gör dem allmänt använda inom industrin.

Forskarna blandade oxiderna av järn och nickel i den proportion som krävs för lågexpansionslegeringar, malde dem jämnt med en kulkvarn och pressade dem till små runda kakor. De värmde sedan upp kakorna i en ugn till 700 grader Celsius och introducerade väte. Temperaturen var inte tillräckligt hög för att smälta järnet eller nickeln, men var tillräckligt hög för att reducera metallen. Tester visade att den bearbetade blockformade metallen hade de typiska egenskaperna hos lågexpansionslegeringar och hade bättre mekaniska egenskaper på grund av sin lilla kornstorlek. Eftersom den färdiga produkten var i form av ett block snarare än pulver eller nanopartiklar, var den lätt att gjuta och bearbeta.

Traditionell legeringssmältning omfattar tre steg: först reduceras metalloxiderna i malmen till metall med kol, sedan avkolas metallen och olika metaller smälts och blandas, och slutligen utförs termisk-mekanisk bearbetning för att justera mikrostrukturen av legeringen för att ge den specifika egenskaper. Dessa steg förbrukar enorma mängder energi, och processen att använda kol för att reducera metaller producerar stora mängder koldioxid. Koldioxidutsläppen från metallindustrin står för cirka 10 % av världens totala.

Forskarna sa att biprodukten av att använda väte för att minska metaller är vatten, utan koldioxidutsläpp, och att den enkla processen har enorm potential för energibesparingar. Men experimenten använde oxider av järn och nickel av hög renhet, och effektiviteten