Примесите като съставка: изследователи създават по-добри чугунени сплави само от скрап
Вместо примесите в металния скрап да се разреждат с ново желязо, метод с машинно обучение ги използва като легиращи елементи. Сплавите станаха по-здрави или по-пластични – и по-евтини.
Символна снимка · Снимка: Perlit86 / Wikimedia Commons, CC BY 4.0 (изрязана и мащабирана)
В света всяка година се произвеждат около два милиарда тона метал; според Института „Макс Планк“ за устойчиви материали производството на метали причинява по оценки 40 процента от промишлените емисии на парникови газове и 10 процента от световното потребление на енергия. Повече рециклиране би помогнало, но скрапът е с различен състав и съдържа нежелани елементи. Досега те най-често се разреждат чрез добавяне на нов метал – което намалява ползата за климата.
Екип от института и няколко китайски университета, сред които Шанхайският университет „Дзяо Тун“, обръща подхода: примесите се използват целенасочено като съставки на сплавта. Метод с машинно обучение свързва състава и обработката, например температура и продължителност, директно с якостта на опън и пластичността. Алгоритъм за търсене генерира нови рецептури, невронни мрежи предсказват свойствата им, а резултатите от лабораторните опити влизат в следващия кръг. Работата е публикувана в Science Advances (DOI 10.1126/sciadv.aeg9183).
Методът е изпитан върху сферографитен чугун, от който годишно се произвеждат около 120 милиона тона. От 17 предложени сплави 14 постигат най-добрите комбинации от якост и пластичност в досегашния набор от данни за рециклирано желязо: до 15,2 процента по-висока якост на опън при сходно удължение или до 73,2 процента по-голямо удължение при скъсване при сходна якост. Производството е с 8,1 процента по-евтино от обичайния път, при който скрапът се смесва с ново желязо. В бъдеще методът може да бъде разширен и за стомана, алуминий и мед.