Un team di ricercatori guidati dal professor Ning Li all’Università di Scienza e Tecnologia di Huazhong (HUST), in Cina, ha scoperto un modo per aumentare la stampa 3D del vetro metallico sfuso (BMG).
Con una struttura atomica unica, le leghe BMG sono altamente resistenti all’usura e alla corrosione pur mantenendo la malleabilità del vetro fuso. Tuttavia, questa combinazione forte ha un costo: le micro-crepe che si verificano durante la stampa 3D presentano un grave svantaggio per l’utilità BMG.
Alla HUST, il professor Li, Jianji Zhang, Wei Xing, Di Ouyang e Lin Liu hanno sviluppato leghe di ferro composito e ferro-nichel BMG che sopprimono queste micro-incrinature, con risultati che forniscono linee guida generali per l’elaborazione di BMG tramite fusione laser selettiva (SLM).
Micro-crepe si verificano in componenti stampati in metallo 3D a causa degli elevati stress termici imposti dal processo di fusione. Applicando l’analisi agli elementi finiti (FEA) a questo processo e conducendo esperimenti sistematici su leghe di ferro stampate in 3D, il team HUST ha individuato i fattori scatenanti di questi stress.
Come spiegato dai ricercatori, “abbiamo rivelato che micro-incrinature nel vetro metallico a base di Fe intrinsecamente fragile durante la fusione laser selettiva (SLM) sono innescate da stress termico altamente concentrato attorno ai micropori, che è difficile da evitare durante l’SLM anche da un’attenta ottimizzazione dei processi.”
La soluzione del team HUST per sopprimere le micro-crepe che si verificano in SLM è l’aggiunta di rame ad alta tenacità e leghe di rame-nichel per realizzare compositi BMG.
L’elevata tenacità di queste leghe si verifica nella seconda fase della transizione. Come tale, “I risultati hanno rivelato che la generazione di dislocazioni ad alta densità nelle seconde fasi durante SLM riduce drasticamente lo stress termico rilasciando energia di deformazione”
“E così,” prosegue lo studio, “sopprimono la formazione di micro-incrinature”.
La resistenza alla frattura di questi BMG in ferro composito ha dimostrato di essere circa 20 volte superiore rispetto al BMG di ferro standard.
Per il loro potenziale di resistere al clima sotto zero di Jupiter’s Moon Europa, la NASA sta anche studiando il potenziale stampato in 3D dei BMG . Più recentemente, un documento scritto da ingegneri Desktop Metal si concentra sull’estrudibilità di queste leghe .
” La stampa 3D di compositi di vetro metallico bulk a base Fe con resistenza combinata ad alta resistenza e frattura ” è pubblicata online nella rivista Materials & Design . È co-autore di Ning Li, Jianji Zhang, Wei Xing, Di Ouyang e Lin Liu.
