Engenheiros da Purdue criam ligas de alumínio ultrarresistentes para impressão 3D

São PauloEngenheiros da Universidade de Purdue descobriram uma nova maneira de criar ligas de alumínio extremamente fortes que podem ser utilizadas na impressão 3D. Este método aproveita a flexibilidade plástica das ligas. A pesquisa foi liderada por Haiyan Wang e Xinghang Zhang, com a colaboração do estudante de pós-graduação Anyu Shang.

Indústrias como a aeroespacial e a automotiva utilizam ligas de alumínio devido à sua leveza e resistência. No entanto, essas ligas apresentam um grande problema: tendem a trincar quando aquecidas durante a manufatura aditiva, o que pode comprometer a qualidade do metal.

Para resolver esse problema, métodos tradicionais adicionam partículas para fortalecer ligas de alumínio. No entanto, essas ligas alcançam níveis de resistência entre 300 a 500 megapascais, muito inferiores aos 600 a 1.000 megapascais do aço.

A equipe da Purdue adicionou metais de transição como:

• cobalto
• ferro
• níquel
• titânio

Esses metais formam compostos minúsculos, em camadas e flexíveis com alumínio. Isso é novo e intrigante porque:

• Esses intermetálicos possuem estruturas cristalinas de baixa simetria e são geralmente frágeis à temperatura ambiente.
• Estruturas em lamelas em escala nanométrica reduzem a fragilidade.
• Eles se agregam em rosetas finas, aumentando a resistência geral da liga.

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Novo método cria estruturas pequenas, porém resistentes

O novo método gera diferentes tipos de pequenas estruturas. Elas possuem pequenas peças metálicas duras em uma estrutura maior de alumínio. Segundo Shang, isso cria uma forte resistência, o que resulta em uma melhor capacidade de suportar deformações.

Testes demonstraram que essa técnica é eficaz.

• Testes de compressão em macroescala demonstraram uma deformabilidade plástica notável e mais de 900 megapascais de resistência.
• Testes de compressão em micropilares indicaram um estresse residual significativo, com certas regiões apresentando tensões de escoamento superiores a um gigapascal.
• Análises pós-deformação revelaram estruturas complexas de deslocação e falhas de empilhamento em intermetálicos frágeis.

A pesquisa foi publicada na Nature Communications. A Secretaria de Comercialização de Tecnologia da Purdue solicitou uma patente. O projeto recebeu financiamento da Fundação Nacional de Ciências e do Escritório de Pesquisa Naval dos EUA.

Essa inovação pode transformar as indústrias que utilizam ligas de alumínio. Materiais mais fortes e flexíveis produzidos com impressão 3D podem ser aplicados de novas formas.