Исследователи разработали технологию получения качественных магниевых сплавов из порошка яичной скорлупы — такие сплавы востребованы в автомобилестроении, аэрокосмической отрасли и биомедицине. Яичная скорлупа служит дешевой и экологичной заменой кальциевым материалам, которые обычно получают из руды энергоемким способом.
Карбонат кальция и оксид кальция — важные материалы для производства металлических сплавов, но их получение из руды требует сложного процесса. Исследователям удалось пропустить один этап: вместо переработки руды в кальциевые материалы и последующего использования их для сплавов они показали, что качественный сплав можно получить из яичной скорлупы.
Яичная скорлупа на 95% состоит из карбоната кальция, а технология превращает ее в оксид кальция и чистый кальций, которые затем входят в состав сплава. Подход дает несколько преимуществ: меньше этапов производства, надежная цепочка поставок, низкая стоимость сырья и значительно меньшее энергопотребление, поскольку не нужно перерабатывать руду.
К магнию добавляют кальций для улучшения прочности. Исследователи хотели проверить, можно ли использовать отходы — яичную скорлупу — как источник кальция прямо в процессе изготовления сплава.
Процесс устроен так: в цилиндрическом блоке магния сверлят ряд равномерно расположенных отверстий и заполняют их измельченной скорлупой. Блок помещают в стальной цилиндр, внутрь которого опускают вращающуюся стальную оправку, — она давит на магниевый блок и вращается со скоростью 300 оборотов в минуту. Этот метод называется экструзией с перемешиванием трением.
При давлении и вращении одновременно происходят несколько процессов: порошок скорлупы смешивается с магнием, трение между ними превращает карбонат кальция в оксид кальция и кальций, образуя прочный сплав Mg₂Ca. Затем давление выталкивает сплав через отверстие, формируя готовый стержень.
Этот подход доказывает, что качественные магниевые сплавы можно производить из недорогих и экологичных биогенных отходов.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что создано комплексное покрытие для защиты металла от коррозии.