Quando un produttore pensa al materiale perfetto, forte, leggero e flessibile sono i tre aggettivi principali che gli vengono in mente. Questo perché queste proprietà permettono al materiale di essere utilizzato in una varietà di applicazioni, mentre è in grado di sopportare enormi sollecitazioni. Ora, una nuova ricerca ha portato allo sviluppo di una nuova lega di titanio che è stata definita la più forte di qualsiasi lega di titanio commerciale attualmente sul mercato. Questa nuova lega potrebbe avere un profondo impatto sulle automobili, la produzione aerospaziale e altro ancora.
La fibra di carbonio è stata ampiamente accettata come l’ultima e più significativa rivoluzione dei materiali, ma questa nuova lega di titanio potrebbe prendere la torta. Chiamata Ti185, è stata prodotta per la prima volta circa 50 anni fa. Tuttavia, il processo di produzione grezzo ha prodotto una miscela incoerente di metallo dove il materiale era forte in alcuni punti ma fragile in altri. I metallurgisti di allora provarono a mescolare il titanio grezzo con il ferro insieme al vanadio e all’alluminio per creare il Ti185. Il problema era che la miscela finiva per raggrupparsi con il ferro, il che portava a difetti nel prodotto finito. I metallurgisti non sono stati in grado di produrre la lega per scopi commerciali, fino ad ora.
Il titanio puro non è effettivamente così forte, quindi per dargli le proprietà che i produttori stanno cercando deve essere creata una lega. Per aumentare la forza delle comuni leghe di titanio utilizzate oggi nella produzione aerospaziale e aeronautica, i ricercatori del Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti hanno sviluppato un modo per produrre Ti185 a prezzi accessibili. Il modo in cui hanno ottenuto questo risultato è stato quello di disporre gli atomi in un modello specifico per formare una speciale nanostruttura.
È stata la prima volta che i ricercatori sono stati in grado di vedere questo allineamento atomico da vicino e poi questi scienziati hanno fatto un passo avanti. I ricercatori del PNNL hanno poi manipolato la nanostruttura per creare la più forte lega di titanio mai sviluppata. Un altro vantaggio aggiunto a questo nuovo processo è che è più conveniente rispetto alla produzione di leghe di titanio convenzionali.
“Abbiamo scoperto che se lo si tratta prima con una temperatura più alta prima di una fase di trattamento termico a bassa temperatura, si potrebbe creare una lega di titanio dal 10 al 15 per cento più forte di qualsiasi lega di titanio commerciale attualmente sul mercato e che ha circa il doppio della forza dell’acciaio”, ha detto Arun Devaraj, uno scienziato dei materiali al PNNL. bit.ly/2blCAPu
I ricercatori hanno testato la forza della lega tirando o applicando tensione fino a quando il titanio non è fallito. Il Ti185 è stato trovato più forte del 10-15% rispetto alle leghe di titanio convenzionali, che è un risultato monumentale che è solo più impressionante insieme al basso costo di produzione. Ti185 è circa due volte più forte dell’acciaio utilizzato nella produzione automobilistica ed è anche la metà del peso.
Le scoperte diPNNL vanno anche ben oltre il semplice lavoro con il titanio. Potrebbero anche essere in grado di utilizzare il loro processo per migliorare ancora più leghe.
“Questo spinge il confine di ciò che possiamo fare con le leghe di titanio, – Ora che abbiamo capito cosa sta succedendo e perché questa lega ha una resistenza così elevata, i ricercatori credono che potrebbero essere in grado di modificare altre leghe creando intenzionalmente microstrutture che assomigliano a quelle in Ti185”. Devaraj spiega.
Questa ricerca potrebbe portare a scoperte metallurgiche ancora più innovative che potrebbero aiutare a spingere il mondo in avanti. Nuovi aerei, tecnologie aerospaziali e automobili di consumo potrebbero presto fare affidamento su queste leghe avanzate e questo potrebbe essere solo l’inizio. Avere la capacità di produrre materiali eccezionalmente resistenti e allo stesso tempo mantenere il costo basso è un sogno dei produttori.