Engenheiros desenvolvem ligas de alumínio ultrafortes e deformáveis para impressão 3D avançada

São PauloPesquisadores da Universidade de Purdue desenvolveram uma nova técnica para criar ligas de alumínio extremamente resistentes, adequadas para impressão 3D. Liderados por Haiyan Wang e Xinghang Zhang, com a colaboração do estudante de pós-graduação Anyu Shang, eles adicionaram metais como cobalto, ferro, níquel e titânio ao alumínio para formar estruturas robustas em escala microscópica.

A equipe de Wang e Zhang solicitou uma patente e divulgou sua pesquisa na revista Nature Communications. Eles receberam financiamento da National Science Foundation e do U.S. Office of Naval Research.

Os principais benefícios deste novo método incluem:

• Ligas de alumínio mais resistentes, com força acima de 900 MPa.
• Alta deformabilidade plástica, superior às ligas tradicionais.
• Eliminação de trincas a quente durante a impressão 3D.

Liga de Aluminio Avançada Promete Mais Resistência

Ligas de alumínio de alta resistência frequentemente apresentam problemas de fissuração quando utilizadas na manufatura aditiva. Shang observa que essas fissuras podem enfraquecer o material com o tempo. Para evitar esse problema, métodos tradicionais adicionam partículas à liga, resultando em resistências de apenas 300 a 500 MPa. Em contrapartida, os aços geralmente possuem resistências entre 600 e 1.000 MPa, evidenciando a necessidade de ligas de alumínio mais resistentes.

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O método desenvolvido pela Purdue é inovador por empregar metais que geralmente não são usados em ligas de alumínio. Os pesquisadores criam estruturas minúsculas desses metais que evitam que o material se torne frágil. Essas estruturas aumentam a resistência e a flexibilidade do material. Um dos pontos chave dessa inovação é o uso de um laser na impressão 3D para aquecer e resfriar rapidamente os materiais, formando essas estruturas robustas.

Wang explicou que as novas ligas possuem uma combinação de pequenas partículas duras e grãos de alumínio maiores. Essa configuração adiciona uma tensão que é benéfica para endurecer o metal durante o manuseio. A equipe testou isso e descobriu que as novas ligas de alumínio são muito resistentes e podem dobrar sem quebrar facilmente.

Shang afirmou que nesses testes, as ligas apresentaram resistências superiores a 900 MPa, com algumas áreas alcançando níveis de tensão acima de 1 GPa. Após a deformação, as análises revelaram estruturas de deslocação complexas e falhas de empilhamento nos intermetálicos.

Este novo avanço é um grande progresso na ciência dos materiais, especialmente para as indústrias aeroespacial e automotiva. Ligas de alumínio aprimoradas podem resultar em peças mais leves e resistentes, tornando veículos e aeronaves mais eficientes e seguros. Se esse novo método for implementado, poderá estabelecer um padrão mais elevado para ligas de alumínio fortes e flexíveis na impressão 3D. As possibilidades de uso são muitas, prometendo um futuro brilhante para esses materiais em diversas áreas importantes.