德国研究人员最新一期英国《自然》杂志上报告说，他们发明了一种新的合金冶炼工艺，能一步到位将固态的金属氧化物制成块状合金。该技术不需要提炼金属后熔融、混合，有助减少温室气体排放，节约能源。
这种新型合金冶炼工艺是一种直接还原法，它可以将固态金属氧化物直接还原成块状合金。传统的冶金工艺需要先将金属氧化物提炼出来，然后再进行熔融、混合等步骤才能得到所需的合金。而这种新型工艺可以一步到位地完成这些工序，从而大大提高了生产效率。
德国马克斯·普朗克可持续材料研究所的研究人员以氢气代替碳作为还原剂，在远低于金属熔点的温度下提取金属并形成合金，已在实验中成功制造出低膨胀合金。低膨胀合金由64%的铁和36%的镍组成，在相当大的温度范围内能保持体积基本不变，在工业上有广泛用途。
研究人员将氧化铁和氧化镍按低膨胀合金所需的比例混合，用球磨机混合均匀后压制成小圆饼，放入炉中加热至700摄氏度，通入氢气。该温度不足以让铁或镍熔融，但足以让金属还原出来。检测显示，加工后得到的块状金属具有低膨胀合金的典型特征，并因晶粒尺寸小而有着更好的机械性能。因为成品是块状而不是粉末或纳米颗粒，所以容易铸造加工。
传统的合金冶炼分为三大步骤，先将矿石中的金属氧化物用碳还原成金属，金属脱碳后将不同金属熔融并混合，然后展开热机械加工以调整微结构，使合金具有特定性能。这些步骤耗能巨大，而且用碳还原金属的过程会产生大量二氧化碳，冶金业的碳排放约占全球总量的10%。
研究人员说，用氢还原金属的副产物是水，碳排放为零，流程简单也使新工艺拥有巨大的节能潜力。不过实验中使用的氧化铁和氧化镍纯度较高，以天然矿石为原料的效率如何尚待验证，而且氢气本身制取和应用成本较高。研究团队正尝试提高反应温度以减少氢气用量，希望进一步降低能耗。
总之，这项德国研究人员发明的新型合金冶炼工艺无疑是一项具有划时代意义的突破。它不仅有助于减少温室气体排放，节约能源，还将为全球冶金行业带来革命性的变化。我们有理由相信，随着技术的不断发展和完善，这一创新将为人类社会的可持续发展作出更大贡献。
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