Innovazione a Purdue: nuove leghe di alluminio ultraresistenti per la stampa 3D avanzata

RomeI ricercatori dell'Università Purdue hanno sviluppato un innovativo metodo per creare leghe di alluminio estremamente resistenti adatte alla stampa 3D. Guidati da Haiyan Wang e Xinghang Zhang, con la collaborazione del dottorando Anyu Shang, hanno integrato metalli come cobalto, ferro, nichel e titanio nell'alluminio per formare nuove strutture robuste su scala microscopica.

Il team di Wang e Zhang ha richiesto un brevetto e ha pubblicato la loro ricerca su Nature Communications. Il lavoro è stato finanziato dalla National Science Foundation e dall'Ufficio di Ricerca Navale degli Stati Uniti.

I principali vantaggi di questo nuovo approccio includono:

• Leghe di alluminio più resistenti con valori di resistenza superiori ai 900 MPa.
• Alta deformabilità plastica, superiore alle leghe tradizionali.
• Eliminazione delle fratture a caldo durante la stampa 3D.

Le leghe di alluminio ad alta resistenza spesso sono soggette a fessurazioni quando utilizzate nella produzione additiva. Shang osserva che queste crepe possono indebolire il materiale col passare del tempo. Per prevenire le fessurazioni, i metodi tradizionali aggiungono particelle alla lega, ma ciò porta solo a resistenze di 300-500 MPa. In confronto, gli acciai solitamente raggiungono tra i 600 e i 1.000 MPa, evidenziando la necessità di leghe di alluminio più resistenti.

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Il metodo di Purdue è innovativo perché impiega metalli che generalmente non vengono utilizzati nelle leghe di alluminio. I ricercatori creano strutture minuscole di questi metalli che impediscono al materiale di diventare fragile. Queste strutture minuscole rendono il materiale più robusto e flessibile. Un elemento chiave dell'innovazione è l'uso di un laser nella stampa 3D per riscaldare e raffreddare rapidamente i materiali, formando queste strutture resistenti.

Wang ha spiegato che le nuove leghe contengono una combinazione di piccole particelle dure e grani di alluminio più grandi. Questa configurazione aggiunge uno stress che risulta vantaggioso per indurire il metallo durante la lavorazione. Il team ha testato questo composto e ha scoperto che le nuove leghe di alluminio sono molto resistenti e possono piegarsi facilmente senza rompersi.

Shang ha riferito che in queste prove, le leghe hanno mostrato resistenze superiori a 900 MPa, con alcune aree che hanno raggiunto livelli di stress oltre 1 GPa. Dopo la deformazione, le analisi hanno rivelato strutture di dislocazione complesse e difetti di empilamento negli intermetallici.

Questo nuovo sviluppo rappresenta un grande passo avanti nella scienza dei materiali, specialmente per le industrie aerospaziali e automobilistiche. Leghe di alluminio migliorate potrebbero portare a parti più leggere e resistenti, rendendo i veicoli e gli aerei più performanti e sicuri. Se questo nuovo metodo verrà adottato, potrebbe stabilire un nuovo standard per le leghe di alluminio forti e flessibili nella stampa 3D. Le applicazioni possibili sono molteplici, promettendo un futuro promettente per questi materiali in numerosi settori di rilievo.