Abstract
Sammendrag For å forstå hvor mye aluminium i en bil, en vindusramme, eller fasaden i et bygg kan tåle av kraftig påkjenning, må vi forstå hvordan materialet er bygget opp på innsiden. Stipendiat Emil Christiansen studerer byggesteiner i materialet på størrelse med en tusendedels hårsbredd. Duktilitet til metaller og legeringer som aluminium er et mål på formbarhet, altså materialets evne til å deformeres uten at det oppstår brudd. Når aluminium bøyes, tøyes og deformeres, flyttes atomene rundt. Siden de fleste metaller er krystaller – en form for materialer der atomene ligger ordnet i en gitterstruktur, forflytter atomene seg ved hjelp av en spesiell type gitterfeil. Disse kaller vi dislokasjoner, som er ørsmå forflytninger av alle atomene rundt en linje i krystallen. For at en merkbar deformasjon skal skje i et metall, må veldig mange slike dislokasjoner forflyttes fra en side av krystallen til en annen. Styrken til et metall bestemmes av hvor enkelt det er å flytte på dislokasjonene. Når et rent metall som aluminium tilsettes små mengder urenheter, som magnesium og silisium, dannes små utfellinger som gjør det vanskeligere å flytte på dislokasjoner. Hver av disse utfellingene i slike legeringer har en lengde som tilsvarer en tusendedels hårsbredd. Dette er så smått at det kan finnes flere billioner av dem i en bit på størrelse med en sukkerbit. I denne doktorgradsavhandlingen har vi brukt høyteknologiske elektronmikroskop for å studere hvordan atomene i aluminiumslegeringene flytter på seg. Slike transmisjonselektronmikroskop gjør at vi kan se hvert enkelt atom og hvordan de ligger ordnet i krystallgitteret. Vi har studert atomene i utfellingene og sett at de blir forflyttet på samme måte som aluminium atomer rundt når legeringene deformeres. Dette er viktig informasjon. Den kan brukes til å lage datamodeller for å forutse styrke og brudd i legeringene. Dette igjen, er viktig for utvikling av nye legeringer og produkter som biler, vindusrammer, og bygninger. Atomene i aluminiumslegeringene ligger altså pent plassert i gitter inne i korn. I mikroskopet ser vi at utfellinger ikke dannes i nærheten av grenser mellom kornene. Det gjør at disse områdene er svakere enn områdene rundt og at atomene i disse områdene flytter litt annerledes på seg. Det fører til at disse myke områdene roterer og vrir seg ganske annerledes enn resten av legeringen. Funnene i avhandlingen er viktig i forbindelse med utvikling og bruk av produkter som helt eller delvis består av aluminium. Avhandlingen er derfor viktig for norske aluminiumsprodusenter og for eksempel i bilindustrien hvor bruken av øker betraktelig.