TITOLO DELL’ARTICOLO
Ottenimento di una resistenza alla fatica ultraelevata nella lega AlSi10Mg mediante produzione additiva
Una Rivoluzione nella Resistenza alla Fatica: L’Innovazione di CityU e Shanghai Jiao Tong University
La fatica dei materiali è responsabile di oltre l’80% dei guasti meccanici, rendendo imperativo lo sviluppo di soluzioni che migliorino la resistenza alla fatica, specialmente nei settori come l’aeronautica, l’automobile e la produzione energetica. In una recente svolta, ricercatori della City University di Hong Kong (CityU) e della Shanghai Jiao Tong University hanno sviluppato una lega di alluminio stampata in 3D con una resistenza alla fatica senza paragoni grazie a tecniche di stampa 3D avanzate.
Combattendo il Problema Antico della Fatica
Il fenomeno della fatica nei metalli è noto da quasi due secoli, e da allora ha rappresentato una delle principali sfide in termini di affidabilità per sistemi meccanici come aerei, veicoli e centrali elettriche. Il professor Lu Jian, leader nel campo e co-direttore della ricerca, ha evidenziato la gravità del problema, sottolineando come la fatica limiti le potenzialità dei materiali stampati in 3D.
La Soluzione: Una Lega di Alluminio Rivoluzionaria
Attraverso una collaborazione tra CityU e Shanghai Jiao Tong University, i ricercatori hanno utilizzato il Laser Powder Bed Fusion (LPBF) per creare una nuova lega di alluminio a partire da polveri AlSi10Mg arricchite con nanoparticelle di TiB2. Questa lega, chiamata NTD-Al, ha dimostrato una resistenza alla fatica superiore rispetto ad altre leghe stampate in 3D e ha persino superato alcune delle leghe di alluminio più resistenti attualmente disponibili.
La Magia della Nanostruttura
Usando la tomografia microcomputerizzata, il team ha identificato una nanostruttura cellulare tridimensionale unica nella lega stampata, che funge da barriera contro la formazione di cricche da fatica. Questa struttura, combinata con l’ottimizzazione del processo di produzione, ha reso la lega NTD-Al incredibilmente resistente alla fatica.
Applicazioni e Potenziale Futuro
La lega NTD-Al ha già trovato applicazioni in prototipi per l’industria aerospaziale e ha superato con successo i rigorosi test di fatica. Il professor Lu Jian vede un futuro luminoso per questa lega, non solo nell’industria aerospaziale, ma anche in altri settori in cui la resistenza alla fatica è cruciale.
Conclusione e Riconoscimenti
Il professor Lu Jian ha elogiato la collaborazione tra i team di ricerca e ha sottolineato l’importanza di queste scoperte per le industrie moderne. Questa ricerca rappresenta un passo avanti significativo nella lotta contro la fatica dei materiali e promette un futuro in cui i guasti meccanici potrebbero diventare molto meno comuni. La ricerca è stata sostenuta da varie organizzazioni, tra cui la National Natural Science Foundation of China.
(A) Numero di cicli di rottura tracciati rispetto allo stress massimo di AM NTD-Al, rispetto ad altre leghe di alluminio stampate in 3D riportate.
(B) Limite di fatica rispetto al rapporto resistenza alla trazione rispetto alla resistenza alla fatica di AM NTD-Al, rispetto alle leghe di alluminio lavorato.
(C) Convalide di campioni multiscala per prestazioni di fatica senza precedenti.
(D) Strategie di ottimizzazione multiscala per il miglioramento delle prestazioni.
CREDITO
Dan, C. et al, fonte: https://doi.org/10.1038/s41563-023-01651-9