Lebih Kuat, Lebih Cepat, Lebih Ringan: Baja Baru yang Menggerakan Kendaraan Listrik
Untuk memajukan dekarbonisasi mobil, tim peneliti di Osaka Metropolitan College menganalisis bagaimana elemen paduan seperti titanium meningkatkan kinerja baja dengan mengoptimalkan proses pengikatan, sehingga berkontribusi pada motor listrik yang lebih ringan dan tahan lama.
Perhitungan mengeksplorasi bagaimana dua belas logam, termasuk titanium, membentuk ikatan dengan nitrogen atau karbon.
Dekarbonisasi mobil melibatkan peralihan dari mesin bensin ke motor listrik dan penggunaan komponen baja berkualitas tinggi yang mengurangi bobot kendaraan sekaligus memastikan pengoperasian motor yang efisien. Materials baja berperforma tinggi dapat meningkatkan ketenangan berkendara dan menahan keausan akibat putaran motor kecepatan tinggi. Mengoptimalkan proses modifikasi baja, yang melibatkan pengayaan permukaan dengan karbon, nitrogen, dan paduan elemen, sangat penting untuk memproduksi bahan-bahan canggih ini.
Untuk memahami interaksi antar unsur dalam baja, penyelidikan sistematis telah dilakukan oleh kelompok penelitian Universitas Metropolitan Osaka yang dipimpin oleh Affiliate Professor Tokuteru Uesugi dari Sekolah Pascasarjana Informatika. Kelompok ini secara teoritis menghitung 120 kombinasi bagaimana 12 elemen paduan, termasuk aluminium dan titanium, berinteraksi dengan karbon selama karburisasi dan nitrogen dalam proses nitridasi.
Mannequin konfigurasi stabil nitrogen dan titanium dalam baja paduan besi-titanium. Kredit: Universitas Metropolitan Osaka
Hasilnya menunjukkan bahwa ketika titanium ditempatkan dalam susunan tertentu, ia akan berikatan dengan nitrogen atau karbon, sehingga mengeraskan besi. Knowledge analitik kelompok tersebut juga menunjukkan bahwa unsur paduan harus memiliki radius logam yang lebih besar dibandingkan besi atom untuk mengikat dengan baik.
“Meskipun tidak mudah untuk menjelaskan mekanismenya berdasarkan hasil berbagai perhitungan, kami menggunakan regresi linier berganda dan analisis bertingkat melalui trial and error,” kata Profesor Uesugi. “Hasil ini diharapkan dapat berkontribusi pada pemahaman yang lebih baik tentang mekanisme penguatan baja dan peningkatan daya tahan, serta pengembangan materials yang unggul.”
Referensi: “Interaksi Unsur Interstisial dan Substitusi Gugus Diatomik dan Triatomik Terlarut dalam α-Fe dari Perhitungan Prinsip Pertama” oleh Tokuteru Uesugi , Shuji Ashino, Yorinobu Takigawa dan Kenji Higashi, 2024, ISIJ Internasional.
DOI: 10.2355/isijininternational.ISIJINT-2024-062
Pendanaan: Program MEXT: Proyek Penelitian dan Pengembangan Bahan Jenis Pembuatan dan Pemanfaatan Knowledge, Hibah Promosi Penelitian ISIJ, Masyarakat Jepang untuk Promosi Sains, Yayasan Pendidikan Logam Ringan, Badan Sains dan Teknologi Jepang
