Gli scienziati di NUST MISIS hanno proposto un metodo avanzato per la produzione di un’allumina a purezza ultraelevata (UHPA) in grado di raddoppiare la forza dei compositi in alluminio stampati 3D e di far avanzare le caratteristiche di questi prodotti alla qualità delle leghe di titanio. I modificatori sviluppati per la stampa 3D possono essere utilizzati in prodotti per l’industria aerospaziale.
Le industrie aerospaziale, marina e medica stanno sfruttando il peso, i tempi e i risparmi di stampa 3D in titanio, alluminio e acciaio. L’alluminio è leggero (densità 2700 kg / m3) e modellabile, con un modulo di elasticità di ~ 70 MPa. Questo è uno dei requisiti principali del settore per un metallo adatto alla stampa 3D; tuttavia l’alluminio da solo non è abbastanza forte o solido: la resistenza alla trazione anche per la lega di duralluminio è di 500 MPa e la sua durezza Brinell HB è di 20 kgf / mm2.
I precursori modificanti sviluppati, basati su nitruri e ossidi di alluminio e ottenuti attraverso la combustione, sono diventati la base del nuovo composito. La ricerca del team NUST MISiS utilizza granuli di alluminio con una purezza del 99,7%. Tramite ossidazione, reazione con alcali, successivo trattamento con acido cloridrico e calcinazione termica a 1450 ° C, la concentrazione totale di impurezze e soprattutto di impurità di ferro è diminuita in UHPA mentre la concentrazione di metalli alcalini (K, Na, Li), al contrario , è stato aumentato.
I ricercatori hanno studiato l’evoluzione della concentrazione delle impurezze dopo il successivo trattamento acido e termico e hanno scoperto che il metodo proposto consentiva la produzione di UHPA con purezza del 99,99% e 99,999% dai pellet con la purezza iniziale dell’alluminio 99,70% e 99,99% rispettivamente.
La forza del titanio è circa sei volte superiore a quella dell’alluminio, quindi questo metodo avanzato produce composito in alluminio stampato 3D un terzo della forza del titanio. I ricercatori hanno dettagliato la tecnologia e pubblicato i risultati nella rivista scientifica Sustainable Materials and Technologies.
“Abbiamo sviluppato una tecnologia per rafforzare i compositi a matrice di alluminio ottenuti dalla stampa 3D e abbiamo ottenuto innovativi modificatori di precursore bruciando polveri di alluminio”, spiega il professor Alexander Gromov del Dipartimento NUST MISIS per metalli non ferrosi e oro. “I prodotti di combustione – nitruri e ossidi di alluminio – sono specificamente preparati per la sinterizzazione di superfici ramificate con nanostrati di transizione formati tra le particelle: sono le speciali proprietà e la struttura della superficie che consente alle particelle di essere saldamente fissate alla matrice di alluminio e, come risultato, [raddoppia] la forza dei materiali compositi ottenuti. ”
Il vantaggio del metodo studiato di produzione UHPA è il suo basso costo e utilità, secondo i ricercatori. Attualmente, il team sta testando i prototipi con l’aiuto della nuova tecnologia.
