Il Materials Processing Institute (MPI), organizzazione di ricerca con sede nel Regno Unito, ha annunciato lo sviluppo di un sistema di diffrazione a raggi X (XRD) ad alta temperatura che consente di osservare i materiali durante i cicli termici fino a 1600°C. L’obiettivo è permettere a ricercatori e partner industriali di analizzare in tempo reale le trasformazioni di fase in condizioni vicine a quelle di processi industriali come fusione, lavorazioni in forno e attività di fonderia, su famiglie di materiali quali ceramiche, scorie, minerali e leghe metalliche.
Perché l’XRD in-situ ad alta temperatura è rilevante
L’XRD viene utilizzata per identificare fasi cristalline e cambiamenti strutturali; portare l’analisi in-situ a temperature elevate serve quando il comportamento del materiale dipende dal riscaldamento e dal raffreddamento e quando l’analisi post-processo non è sufficiente a ricostruire cosa sia avvenuto durante la trasformazione. L’esigenza nasce anche dalla richiesta crescente, da parte di industria e università, di misure stabili fino a 1600°C per comprendere i cambiamenti di fase lungo cicli termici controllati.
Dalla soglia dei 1400°C al nuovo hot stage basato su tantalio
MPI spiega che la capacità precedente basata su platinum hot stage arrivava a circa 1400°C, ma oltre quella soglia diventava difficile garantire misure affidabili anche per limiti legati alla stabilità del supporto e a fenomeni di interazione e contaminazione, oltre all’usura. Per superare il limite, i ricercatori del centro di caratterizzazione materiali di MPI hanno progettato un hot stage basato su tantalio, indicato come più adatto a mantenere misure stabili e precise alle temperature più alte richieste dagli utilizzatori.
Il contesto: programma PRISM e finanziamento Innovate UK
MPI colloca questa implementazione nel programma PRISM, finanziato tramite Innovate UK. PRISM è descritto come un programma per sostenere innovazione, produttività e sostenibilità nel settore britannico di metalli e acciaio, con focus su decarbonizzazione, tecnologie digitali ed economia circolare, e viene erogato con il supporto di MPI.
Applicazioni: metallurgia, refrattari, vetro, cemento, ceramiche e produzione additiva ad alta temperatura
Secondo MPI, la nuova capacità XRD ad alta temperatura abilita studi utili a più filiere: steelmaking, raffinazione metallurgica, progettazione di refrattari e rivestimenti per forni, lavorazioni del vetro e dei minerali, produzione di cemento e gestione delle scorie, pirometallurgia, ceramiche avanzate e compositi. Nel perimetro citato rientrano anche casi legati alla produzione additiva ad alta temperatura, oltre ad applicazioni in settori energia, idrogeno e industria chimica, dove l’analisi in-situ può guidare ottimizzazioni di processo e selezione dei materiali.
Strumentazione e condizioni operative: fino a 1600°C con opzioni ambiente controllato
MPI riporta una capacità XRD con hot stage fino a 1600°C e possibilità di operare anche in vuoto o gas inerte. Questo aspetto è utile quando l’atmosfera influenza ossidazione, reazioni e cinetiche delle trasformazioni di fase e quando serve riprodurre condizioni coerenti con i processi industriali.
