Amaia Portugal / 2014-05-01 / 851 hitz
CEIT-IK4 zentroan idatzitako bi artikulurengatik Charles Hatchett saria jasoko dute lau ikertzailek; altzairuaren erresistentzia handitzeko, mikroaleazio bidez niobioa txertatzearen inguruan egin dute ekarpena.
Charles Hatchettek elementu berri bat aurkitu zuen 1801ean, gerora niobio izena hartu zuena. Kimikari ingeles horren omenez, Londresko Materialen, Mineralen eta Meatzaritzaren Institutuak (IOM3) bere izena daraman saria ematen dio aurreko bi urtetan niobioaren eta bere aleazioen inguruan plazaratutako artikulu edo hitzaldi onenari. Aurten, Donostiako CEIT-IK4 ikerketa zentroan egindako lanari esker, garaikurra jasoko dute Amaia Iza-Mendiak, Isabel Gutierrezek, Beatriz Peredak eta Alazne Altunak (azken honek WEC enpresan egiten du lan egun).
Metallurgical and Materials Transactions A aldizkarian 2012an argitaratutako bi artikulurengatik saritu dute CEIT-IK4ko Tratamendu Termomekanikoen taldean garatu duten ikerketa lan hori; bata bestearen segidan ateratakoak dira bi artikuluok. Gainera, sari hauetan ez da lanik aurkezten; nazioarteko adituen epaimahai batek erabakitzen du aurreko bi urtetan niobioaren inguruan plazaratutako testu guztien artean zein den onena. Uztailaren 15ean jasoko dute garaikurra, Londresen.
Zer dela eta du, baina, naturan oso ugaria ez den elementu kimiko horrek berari bakarrik eskainitako saria? Altzairugintzan duen garrantziak zerikusia du horretan, Iza-Mendiak esan bezala: «Altzairuaren erresistentzia handitzeko modurik errazena eta erabiliena karbono edukia handitzea da. Baina horrek altzairuaren soldagarritasuna, zailtasuna (erresistentzia deformazioaren aurrean) eta beste propietate desiragarri batzuk hondatzen ditu». Hau da, karbonoak erresistentzia gehitzen dio altzairuari, baina, aldiz, adibidez, pitzadura bat gertatuz gero, kaltea errazago hedatzen da metalean luze eta zabal.
Erresistentzia handitu eta beste propietateei halako kalterik ez egiteko, bestelako elementuak txertatzen zaizkio gaur egun altzairuari; proportzio ikaragarri txikitan txertatu ere. Mikroaleazioa deitzen zaio horri, eta niobioa da txertatzen den elementuetako bat. «Metalurgia modernoak altzairuaren erresistentzia hobetzeko eta gainerako propietate horiek mantendu ahal izateko modua aurkitu du mikroaleazioaren bidez. Niobioaz gain, banadioa, titanioa, molibdenoa… erabiltzen dira», dio Iza-Mendiak.
Ikertzaile horrek azaldu duenez, 1973ko lehen petrolio krisiaren ondoren hasi zen bereziki mikroalezioaren erabilera zabaltzen, automobilgintzan: «Auto ekoizleek, AEBetan batez ere, ibilgailuaren pisua murrizteko eta hala erregaiaren kontsumoa aurrezteko, beharrezko zuten altzairu mikroaleatua».
Gaur egun, askotariko aplikaziotarako lotzen zaio niobioa altzairuari mikroaleazio bidez. Esaterako, muturreko egoerak jasan behar dituzten eta ondorioz erresistentzia aparta behar duten materialak hobetzeko ezinbestekoa da: gasbideak, petrolioaren garraioa, ontzigintza, itsasoaren erdian eraiki beharreko plataformak, autoen egitura… Erresistentzia altuko eta aleazio baxuko altzairuak dira horietan guztietan erabiltzen direnak.
Iza-Mendia eta lankideak halakoetan aritzen dira nagusiki, eta horien harira egindakoa da saritu duten ikerketa lana. Dena dela, badira niobioaren beharra duten beste mikroaleazio mota batzuk ere. Adibidez, altzairu herdoilgaitzetan baliatzen da, ibilgailuen ihes sistema osatzeko; edo super aleazioetan, hegazkinen motorren gas turbinaren atal beroa egiteko.
Presioari eusteko
Gasa eta petrolio gordina garraiatzeko materialak eraikitzeko, adibidez, oso baldintza zorrotzak bete behar dira. Hala azaldu du Iza-Mendiak: «Erresistentzia maila handia behar dute presio handiko gasa jasateko; bai eta zailtasun handia ere, pitzaduren hedapena saihesteko, kanpoko indarrek sorturiko hausturaren bat gertatzen bada. Soldagarritasun ona ere izan behar dute, garraiatzeko hodi sistema ekoitzi ahal izateko». Horren guztiaren konbinazioa ahalbidetuko duen altzairuaren gaineko mikroaleazio egokiena aurkitzea da gakoa.
Bide horretatik egin dute ekarpena saritutako bi artikuluotan. Izan ere, erresistentzia handiko altzairuen mikroegituran eta propietate mekanikoetan mikroaleazioak zer eragin duen aztertu dute CEIT-IK4ko kideok. Beroko konformazio izeneko prozesuan, altzairua berotzen da hura deformatu eta mikroaleazioak ahalbidetzeko. Prozesuaren lehen zatian, goi tenperaturako fasean, niobioak soluzio solidoaren forma hartzen du. Handik aurrera niobioari zer gertatzen zaion, horri erreparatu diote bereziki, Iza-Mendiak azaldu duenez. «Hoztu ahala tenperatura baxuko faseen eraldaketa gertatzen da, eta niobioak hor duen eragina aztertu dugu. Fase horietan niobioak altzairuan sortzen duen erresistentzia maila estimatu da», adierazi du.
Prozesuaren tenperatura baxuko fasean egindako ekarpenean dago gakoa. Niobioaren prezipitazioa gertatzen da tarte horretan; hau da, produktu horrek solido forma hartzen du. Orain arte ez zegoen garbi, ordea, niobioaren prezipitazioa homogeneoa zen ala ez tenperatura baxuko fasean, eta prezipitazio horrek altzairuaren gogortzeari zenbateraino laguntzen dion. «Egindako ikerketak puntu hori argitu du. Niobioa ferritan [altzairuaren osagaia] prezipitatu daitekeela egiaztatu da, eta altzairuaren gogortzean eragiten duela», azaldu du Iza-Mendiak.
Laborategian bertan duten ekipamendua baliatu dute lan hori guztia egiteko, beroko konformazio fasearen simulazioak eginez eta mikroegiturak eta prezipitazio nanometrikoak aztertzeko dituzten gailu espezializatuen bitartez. Ikertzaileak esan bezala, «lan sistematikoa eginez lortu da helburua, eta prozesaketa kondizioen aukeraketa kontu handiz egin da, niobioaren hasierako askotariko baldintza egoera posibleak egokituz».
Ondo diseinatuta
Hori guztia oso kontuan izan du Charles Hatchett sariaren epaimahaiak. Izan ere, jakinarazi dutenez, «datu baliotsuak lortu dituzte askotariko teknika esperimentalen konbinazio bitartez; prozesuen kontrolean, aleazioen diseinuan eta hautaketan lagun dezaketen ereduak garatzeko. Esperimentuak ondo diseinatu zituzten, berritzaileak izan ziren eta ongi dokumentatuak. Arreta handia jarri zuten altzairuen mikroegituraren eta gogortzearen azterketan. Emaitzak garrantzi handikoak dira industriarako».
CEIT-IK4ko Tratamendu Termodinamikoen taldeak tradizio handia du altzairu mota horiekin lanean, eta horien mikroaleazio prozesuetan bereziki. Euskal Herriko industriaren ezaugarriekin ere badu zerikusia ikerketa joera horrek. Ez alferrik, taldeko lanaren %70 bertako industriarekin elkarlanean garatutako ikerketa proiektuetan oinarritzen da.
Tradizio horren erakusle, 2003an, talde bereko beste kide batzuek irabazi zuten Charles Hatchett saria. Iza-Mendiak azaldu bezala, hori ezohikoa da erabat, eta pozik egoteko arrazoi are handiagoa: «Sekula ez da gertatu, ez da talderik saria bi aldiz jaso duenik. Pozgarria da Euskal Herria berriz ere mapan kokatzea, altzairugintzan izan duen eta duen garrantziarengatik. Horrek esan nahi du altzairua egiten badakigula eta, ikerketa bidez, altzairua hobetzen ere ari garela»