La nuova lega di titanio ha la resistenza specifica più alta di qualsiasi altra lega 3D

Gli ingegneri della Monash University hanno sviluppato una nuova lega di titanio stampabile in 3D con una microstruttura unica che la rende ultra resistente. Non solo è più resistente della maggior parte delle altre forme di titanio, ma ha il più alto rapporto resistenza/peso di qualsiasi altro metallo stampato in 3D mai realizzato.

Le leghe di titanio sono già apprezzate nell’industria grazie alla loro resistenza e al peso relativamente leggero, che le rendono perfette per aerei e altri veicoli. Ma c'è sempre spazio per miglioramenti e la nuova lega Monash non solo vanta una maggiore resistenza, ma poiché è stampata in 3D, è molto più facile da trasformare in qualsiasi forma sia necessaria.

Il team inizia con una comune tecnica di stampa 3D in cui un letto di metallo in polvere viene fuso da un laser, fondendolo in un solido strato dopo strato. In questo caso, il metallo in polvere è la lega di beta-titanio comunemente usata. Successivamente, il materiale viene sottoposto a un trattamento termico a temperature comprese tra 480 e 520 °C (896 e 968 °F), che produce una microstruttura che conferisce alla lega la sua incredibile resistenza.

Il processo di trattamento fa sì che le particelle di titanio precipitino insieme in nanograni, che si fondono in strutture "nanotwin" che condividono ciascuna un lato comune. Il team afferma che questa è la prima lega di titanio a presentare questo tipo di struttura e ciò la rende molto più resistente del solito.

Nei test, il team ha dimostrato che la nuova lega di titanio aveva sia allungamento che resistenza alla trazione (allungamento e tensione, rispettivamente) di oltre 1.600 MPa. Per riferimento, la maggior parte delle leghe di titanio commerciali raggiungono un massimo di circa 1.000 MPa. Questa è anche la resistenza specifica più alta per qualsiasi altra lega metallica stampata in 3D, afferma il team.

"I nostri risultati offrono un approccio completamente nuovo al rafforzamento delle precipitazioni nelle leghe commerciali che possono essere utilizzate per produrre componenti reali con forma complessa per applicazioni portanti", ha affermato il professor Aijun Huang, ricercatore capo dello studio. “Questa applicazione è ancora assente per qualsiasi lega di titanio fino ad oggi. La stampa 3D e il semplice trattamento termico significano anche che il costo del processo è notevolmente ridotto rispetto ad altri materiali con resistenza simile”.

La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Nature Materials.

Fonte: Università di Monash