Des alliages d'aluminium ultra-résistants et déformables pour l'impression 3D avancée, forgés par des ingénieurs

ParisDes chercheurs de l'Université Purdue ont mis au point une nouvelle méthode pour créer des alliages d'aluminium très résistants, adaptés à l'impression 3D. Sous la direction de Haiyan Wang et Xinghang Zhang, avec l'aide de l'étudiant en master Anyu Shang, ils ont intégré des métaux tels que le cobalt, le fer, le nickel et le titane à l'aluminium pour former de nouvelles structures robustes à une échelle minuscule.

L'équipe de Wang et Zhang a déposé une demande de brevet et a publié ses recherches dans Nature Communications. Leur travail a été financé par la National Science Foundation et l'Office of Naval Research des États-Unis.

Les principaux avantages de cette nouvelle méthode incluent :

• Alliages d'aluminium plus résistants avec une solidité supérieure à 900 MPa.
• Excellente déformabilité plastique, surpassant celle des alliages traditionnels.
• Suppression du phénomène de fissuration à chaud lors de l'impression 3D.

Les alliages d'aluminium à haute résistance ont souvent tendance à se fissurer lorsqu'ils sont utilisés en fabrication additive. Selon Shang, ces fissures peuvent affaiblir le matériau avec le temps. Pour éviter cela, les méthodes traditionnelles ajoutent des particules à l'alliage, mais cela ne permet d'atteindre qu'une résistance de 300 à 500 MPa. En comparaison, les aciers se situent généralement entre 600 et 1 000 MPa, ce qui montre le besoin de alliages d'aluminium plus résistants.

Lisez aussi:

Aujourd'hui · 09:53

Quand les pronoms prennent vie dans notre cerveau

La méthode de Purdue se distingue par l'utilisation de métaux rarement intégrés dans les alliages d'aluminium. Les chercheurs fabriquent de minuscules structures métalliques qui empêchent le matériau de devenir cassant. Ces microstructures augmentent la robustesse et la flexibilité du matériau. Une innovation clé réside dans l'emploi d'un laser en impression 3D pour chauffer et refroidir rapidement les matériaux, ce qui permet de former ces structures résistantes.

Wang a expliqué que les nouveaux alliages comprennent un mélange de petites particules dures et de plus grands grains d'aluminium. Cette configuration introduit une tension bénéfique pour durcir le métal lorsqu'on le travaille. L'équipe a testé ce procédé et a découvert que les nouveaux alliages d'aluminium sont très résistants et peuvent se plier sans se casser facilement.

Shang a indiqué que lors de ces tests, les alliages ont montré des résistances supérieures à 900 MPa, avec certaines zones atteignant plus de 1 GPa. Après déformation, les analyses ont révélé des structures de dislocations complexes et des défauts d'empilement dans les interstices métalliques.

Cette avancée représente un grand bond en avant pour la science des matériaux, en particulier pour les industries aérospatiales et automobiles. Des alliages d'aluminium améliorés pourraient entraîner la production de pièces plus légères et plus résistantes, augmentant ainsi la performance et la sécurité des véhicules et des avions. Si cette nouvelle technique est adoptée, elle pourrait établir une norme plus élevée pour des alliages d'aluminium à la fois solides et flexibles dans l'impression 3D. Les perspectives d'application sont nombreuses, promettant un avenir prometteur pour ces matériaux dans divers domaines clés.