Gli ingegneri di Purdue innovano leghe di alluminio ultraforti per la stampa 3D

RomeGli ingegneri della Purdue University hanno scoperto un nuovo metodo per creare leghe di alluminio estremamente resistenti, ideali per la stampa 3D. Questo approccio sfrutta la flessibilità plastica delle leghe. La ricerca è stata guidata da Haiyan Wang e Xinghang Zhang, con la collaborazione dello studente laureato Anyu Shang.

Industrie come l'aerospaziale e l'automobilistica impiegano leghe di alluminio per la loro leggerezza e resistenza. Tuttavia, queste leghe presentano un grave problema: tendono a creparsi quando vengono riscaldate durante la manifattura additiva, riducendo così la qualità del metallo.

Per risolvere questo problema, i metodi tradizionali aggiungono particelle per rendere le leghe di alluminio più resistenti. Tuttavia, queste leghe raggiungono solo livelli di resistenza compresi tra 300 e 500 megapascal, molto inferiori rispetto ai 600-1.000 megapascal dell'acciaio.

Il team della Purdue ha integrato metalli di transizione come:

• cobalto
• ferro
• nichel
• titanio

Questi metalli formano minuscoli composti stratificati e flessibili con l'alluminio. Questo è nuovo e interessante perché:

• Questi intermetallici presentano strutture cristalline a bassa simmetria, risultando generalmente fragili a temperatura ambiente.
• Le strutture a lamelle su scala nanometrica riducono la fragilità.
• Si aggregano in fini rosette, migliorando la resistenza complessiva della lega.

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Il nuovo metodo genera diversi tipi di piccole strutture, contenenti minuscoli pezzi di metallo duro in una struttura d’alluminio più grande. Secondo Shang, ciò conferisce una forte resistenza, migliorando la capacità di resistere alla deformazione.

I test hanno dimostrato che questo metodo è molto efficace.

• I test di compressione su macro scala hanno rivelato un'eccezionale deformabilità plastica e una resistenza superiore a 900 megapascali.
• I test di compressione su micropilastro hanno mostrato un notevole stress di ritorno, con alcune regioni che presentavano tensioni superiori a un gigapascal.
• L'analisi post-deformazione ha svelato strutture complesse di dislocazioni e difetti di impilamento negli intermetallici fragili.

La ricerca è stata pubblicata su Nature Communications. L'Ufficio di Commercializzazione della Tecnologia di Purdue ha richiesto un brevetto. Il progetto è stato finanziato dalla National Science Foundation e dall'Ufficio della Ricerca Navale degli Stati Uniti.

Questo progresso potrebbe rivoluzionare i settori che impiegano leghe di alluminio. Materiali più resistenti e flessibili prodotti tramite stampa 3D possono trovare applicazione in una gamma più ampia di utilizzi.