محققان آلمانی در آخرین شماره مجله بریتانیایی Nature گزارش داده اند که فرآیند ذوب آلیاژ جدیدی را توسعه داده اند که می تواند اکسیدهای جامد فلزات را در یک مرحله به آلیاژهای بلوک شکل تبدیل کند. این فناوری نیازی به ذوب و مخلوط کردن فلز پس از استخراج ندارد، که به کاهش انتشار گازهای گلخانه ای و حفظ انرژی کمک می کند.

محققان مؤسسه ماکس پلانک برای مواد پایدار در آلمان از هیدروژن به جای کربن به عنوان یک عامل کاهنده برای استخراج فلز و تشکیل آلیاژ در دمای بسیار پایین‌تر از نقطه ذوب فلز استفاده کردند و در آزمایش‌ها با موفقیت آلیاژهایی با انبساط کم تولید کردند. آلیاژهای کم انبساط از 64 درصد آهن و 36 درصد نیکل تشکیل شده اند و می توانند حجم خود را در محدوده دمایی زیاد حفظ کنند و به طور گسترده در صنعت مورد استفاده قرار گیرند.

محققان اکسیدهای آهن و نیکل را به نسبت لازم برای آلیاژهای کم انبساط مخلوط کردند، آنها را به طور یکنواخت با آسیاب گلوله ای آسیاب کردند و آنها را به شکل کیک های گرد کوچک فشرده کردند. سپس کیک ها را در کوره تا 700 درجه سانتیگراد گرم کردند و هیدروژن وارد کردند. دما به اندازه ای بالا نبود که آهن یا نیکل را ذوب کند، اما به اندازه ای بالا بود که فلز را کاهش دهد. آزمایش‌ها نشان داد که فلز بلوک‌شکل فرآوری‌شده ویژگی‌های معمولی آلیاژهای کم انبساط را دارد و به دلیل اندازه دانه‌های کوچکش خواص مکانیکی بهتری دارد. از آنجایی که محصول نهایی به‌جای پودر یا نانوذرات به شکل بلوک بود، ریخته‌گری و پردازش آن آسان بود.

ذوب آلیاژهای سنتی شامل سه مرحله است: ابتدا اکسیدهای فلزی موجود در سنگ معدن توسط کربن به فلز تبدیل می شود، سپس فلز کربن زدایی شده و فلزات مختلف ذوب و مخلوط می شوند و در نهایت، پردازش حرارتی-مکانیکی برای تنظیم ریزساختار انجام می شود. آلیاژ به آن خواص خاص می دهد. این مراحل مقادیر زیادی انرژی مصرف می کنند و فرآیند استفاده از کربن برای کاهش فلزات، مقادیر زیادی دی اکسید کربن تولید می کند. انتشار کربن از صنعت فلزات حدود 10٪ از کل جهان را تشکیل می دهد.

محققان گفتند که محصول جانبی استفاده از هیدروژن برای کاهش فلزات، آب با انتشار کربن صفر است و این فرآیند ساده پتانسیل زیادی برای صرفه جویی در انرژی دارد. با این حال، در آزمایش‌ها از اکسیدهای آهن و نیکل با خلوص بالا و راندمان استفاده شد.