NITU MISIS HA SVILUPPATO UNA TECNOLOGIA PER LA PRODUZIONE DI COMPOSITI INNOVATIVI IN ALLUMINIO AD ALTA RESISTENZA PER L’INDUSTRIA AEROSPAZIALE
GLI SCIENZIATI DEI MATERIALI DI NUST “MISIS” HANNO PRESENTATO UNA NUOVA TECNOLOGIA PER LA PRODUZIONE DI COMPOSITI IN ALLUMINIO – PROMETTENTI POLVERI PER LA STAMPA 3D DI CASI LEGGERI E DUREVOLI DI VEICOLI AERONAUTICI E AUTOMOBILISTICI.
Il nuovo metodo ha permesso di aumentare del 40% l’uniformità delle proprietà e la durezza delle particelle di polvere ottenute rispetto agli analoghi. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista scientifica internazionale Journal of Alloys and Compounds.
I compositi a matrice di alluminio sono un gruppo di materiali moderni con una serie di vantaggi unici: leggerezza, elevata resistenza, basso coefficiente di dilatazione termica ed eccellente resistenza all’usura. Ciò consente di utilizzarli per la produzione di aeromobili moderni, nelle industrie della difesa e automobilistica.
Tali proprietà sono date al materiale dalla sua composizione chimica e da uno speciale metodo di produzione: la stampa 3D utilizzando la tecnologia SLM (Selective Laser Melting). Di conseguenza, il composito è costituito da particelle di alluminio sferiche indurite con additivi ceramici o rivestite con uno strato di ossido di alluminio.
L’allumina è uno degli additivi di rinforzo (rinforzo) più ottimali e la sua introduzione nella composizione è un modo tipico per migliorare le proprietà meccaniche dei compositi di alluminio. In particolare, gli autori dello studio hanno dimostrato sperimentalmente un aumento della resistenza del materiale composito stampato a causa dell’ossido di alluminio dal 64% al 100% rispetto all’alluminio senza additivi. In questo caso, l’allumina fornisce resistenza al calore della polvere composita a temperature elevate. Aumenta anche la stabilità della composizione della polvere rispetto ai più comuni additivi ceramici, il che rende il materiale particolarmente popolare per la costruzione di aeromobili.
Gli scienziati di NUST MISiS insieme agli specialisti di UC RUSAL hanno sviluppato un nuovo metodo di ossidazione idrotermica dell’alluminio per creare un film di ossido di rinforzo (indurimento) di un certo spessore sulla superficie delle particelle di alluminio. In altre parole, sulla superficie di ciascuna particella sferica di alluminio puro, si forma un “pacchetto” – uno strato di ossido di alluminio di un certo spessore. Il composito di alluminio risultante nelle sue caratteristiche è più adatto per l’uso nella moderna produzione di additivi.
“La tecnologia si basa sul cosiddetto metodo in situ, ovvero la creazione di una struttura composita all’interno di ciascuna particella”, ha affermato Alexander Gromov, project manager, professore presso NUST MISiS. La polvere di alluminio iniziale (purezza del 99,85%) è stata sottoposta a parziale ossidazione idrotermale in autoclave per 30 minuti. Di conseguenza, sulla superficie delle particelle di polvere di alluminio è stato formato uno strato di ossido con contenuto di Al2O3% in massa del 10 e 20%. Nella fase finale, la polvere è stata trattata termicamente nelle modalità da 150 a 600 gradi Celsius. “
Secondo Alexey Arnautov, direttore per i nuovi progetti di RUSAL e uno degli sviluppatori, il vantaggio principale del metodo è l’alta attività delle particelle di polvere ottenute e l’uniformità delle loro proprietà in tutta la massa, che non può essere ottenuta con metodi alternativi per la produzione di compositi a matrice di alluminio, in particolare – introduzione di riempitivi ceramici in alluminio fuso.
Attualmente, il team ha iniziato a testare i compositi ottenuti nelle condizioni di produzione additiva.
