Des ingénieurs de Purdue créent des alliages d'aluminium ultra-résistants pour l'impression 3D

ParisDes ingénieurs de l'Université Purdue ont découvert une nouvelle méthode pour fabriquer des alliages d'aluminium extrêmement résistants, adaptés à l'impression 3D. Cette méthode exploite la flexibilité plastique des alliages. La recherche a été dirigée par Haiyan Wang et Xinghang Zhang, avec la participation de l'étudiant diplômé Anyu Shang.

Des secteurs tels que l’aéronautique et l’automobile choisissent les alliages d’aluminium pour leur légèreté et leur robustesse. Néanmoins, ces alliages présentent un inconvénient majeur : ils ont tendance à se fissurer lorsqu’ils sont chauffés durant la fabrication additive, ce qui peut détériorer la qualité du métal.

Pour résoudre ce problème, des méthodes traditionnelles ajoutent des particules pour renforcer les alliages d'aluminium. Cependant, ces alliages n'atteignent que des niveaux de résistance entre 300 et 500 mégapascals, ce qui est beaucoup moins résistant que l'acier, dont la résistance varie entre 600 et 1 000 mégapascals.

L'équipe de Purdue a incorporé des métaux de transition tels que :

• cobalt
• fer
• nickel
• titane

Ces métaux forment avec l'aluminium des composés souples et stratifiés. Cette nouveauté est intéressante car :

• Ces intermétalliques ont des structures cristallines à basse symétrie et sont généralement fragiles à température ambiante.
• Les structures en lamelles à l’échelle nanométrique réduisent la fragilité.
• Elles se regroupent en rosettes fines, augmentant ainsi la résistance globale de l'alliage.

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Un nouvel aperçu sur les structures métalliques miniatures

Une nouvelle méthode permet de produire diverses petites structures intégrant de minuscules composants métalliques dans un cadre en aluminium plus grand. Selon Shang, cette configuration offre une forte résistance, ce qui se traduit par une meilleure capacité à résister à la déformation.

Des études ont démontré l'efficacité de cette méthode.

• Les tests de compression macroscopique ont montré une déformabilité plastique remarquable et une résistance supérieure à 900 mégapascals.
• Les tests de compression des micropiliers ont révélé un stress arrière important, avec certaines régions affichant des tensions de déformation dépassant un gigapascal.
• L'analyse post-déformation a révélé des structures de dislocation complexes et des défauts d'empilement dans les interalliages fragiles.

La recherche a été publiée dans la revue Nature Communications. Le Bureau de la commercialisation des technologies de Purdue a déposé un brevet. Le projet a été financé par la Fondation nationale pour la science et le Bureau de la recherche navale des États-Unis.

Cette avancée pourrait transformer les industries utilisant des alliages d'aluminium. Les matériaux, à la fois plus solides et flexibles, fabriqués par impression 3D, offrent davantage de possibilités d'application.