Tyske forskere har rapportert i den siste utgaven av det britiske tidsskriftet Nature at de har utviklet en ny legeringssmelteprosess som kan gjøre faste metalloksider til blokkformede legeringer i ett trinn. Teknologien krever ikke smelting og blanding av metallet etter at det er utvunnet, noe som bidrar til å redusere klimagassutslipp og spare energi.

Forskere ved Max Planck Institute for Sustainable Materials i Tyskland brukte hydrogen i stedet for karbon som reduksjonsmiddel for å trekke ut metallet og danne legeringen ved temperaturer langt under metallets smeltepunkt, og har med suksess produsert lavekspansjonslegeringer i eksperimenter. Legeringene med lav ekspansjon består av 64 % jern og 36 % nikkel, og kan holde volumet innenfor et stort temperaturområde, noe som gjør dem mye brukt i industrien.

Forskerne blandet oksidene av jern og nikkel i den nødvendige andelen for lavekspansjonslegeringer, malte dem jevnt med en kulemølle og presset dem til små runde kaker. De varmet deretter opp kakene i en ovn til 700 grader Celsius og introduserte hydrogen. Temperaturen var ikke høy nok til å smelte jernet eller nikkelen, men høy nok til å redusere metallet. Tester viste at det bearbeidede blokkformede metallet hadde de typiske egenskapene til lavekspansjonslegeringer og hadde bedre mekaniske egenskaper på grunn av sin lille kornstørrelse. Fordi det ferdige produktet var i form av en blokk i stedet for pulver eller nanopartikler, var det enkelt å støpe og bearbeide.

Tradisjonell legeringssmelting involverer tre trinn: først reduseres metalloksidene i malmen til metall med karbon, deretter avkarboniseres metallet og forskjellige metaller smeltes og blandes, og til slutt utføres termisk-mekanisk prosessering for å justere mikrostrukturen til legeringen for å gi den spesifikke egenskaper. Disse trinnene bruker enorme mengder energi, og prosessen med å bruke karbon for å redusere metaller produserer store mengder karbondioksid. Karbonutslippene fra metallindustrien utgjør omtrent 10 % av verdens totale.

Forskerne sa at biproduktet ved å bruke hydrogen for å redusere metaller er vann, med null karbonutslipp, og at den enkle prosessen har et stort potensial for energisparing. Imidlertid brukte eksperimentene oksider av jern og nikkel av høy renhet, og effektiviteten