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Micro-legamento ad ultrasuoni dell'alluminio

Creiamo nuove leghe di alluminio con proprietà di acciaio.

Alluminio fuso microlegato ad ultrasuoni

Il nostro nuovo trattamento ultrasonico delle fusioni di alluminio utilizzando una frequenza di cavitazione di 20 kHz può migliorare radicalmente la microstruttura dei prodotti finali. Tuttavia, se combinato con la microlega, i risultati sono ancora più drammatici. Il nostro progetto di microlegatura a ultrasuoni in corso ci ha già permesso di creare microleghe di alluminio più forti dell'acciaio.

Il nostro lavoro indica che la microlegatura assistita da ultrasuoni sta aprendo nuove strade allo sviluppo di leghe automobilistiche di prossima generazione.

Dall'inizio del ventesimo secolo sono state sviluppate molte leghe di alluminio alternative, utilizzate in varie applicazioni, tra cui quelle aerospaziali, automobilistiche e marine. L'abbondanza, il peso ridotto e la versatilità dell'alluminio lo hanno portato a diventare il secondo metallo più usato dopo l'acciaio, e la resistenza di alcune leghe di alluminio è equivalente a quella degli acciai da costruzione.

Nonostante l'ampia gamma di proprietà delle leghe di alluminio alternative, c'è uno sforzo continuo per migliorare le loro prestazioni sia per le applicazioni esistenti che per quelle emergenti.

Microlegamento a ultrasuoni di alluminio Sialon Ceramics

Negli ultimi anni sono stati fatti molti progressi per migliorare la resistenza, la duttilità e altre proprietà delle leghe di alluminio controllando la loro microstruttura. L'indurimento per invecchiamento, il condizionamento per fusione, l'affinamento del grano ad ultrasuoni e la microlega sono esempi di tali approcci.

Qui diamo uno sguardo alla microlega, concentrandoci su cos'è e sui suoi potenziali benefici. Introduciamo poi il nuovo ed eccitante processo di microlegatura ad ultrasuoni e come questo processo ha contribuito al nostro nuovo sviluppo di una microlega di alluminio con una resistenza alla trazione superiore all'acciaio. 

Microlegamento a ultrasuoni di alluminio Sialon Ceramics

Alluminio microlegato

L'alluminio microlegato è un tipo di lega di alluminio che include tracce di elementi di lega aggiunti solitamente per raffinare la struttura del grano e le proprietà del prodotto finale. Tipicamente, la concentrazione di elementi microlegati è inferiore all'1% e spesso molto inferiore. Queste leghe possono presentare una resistenza eccezionale e altre proprietà migliorate con applicazioni pratiche come parti strutturali sia nell'industria aerospaziale che in quella automobilistica.

Il potere della cavitazione

L'alta resistenza alla trazione di queste microleghe è attribuibile a precipitati su scala nanometrica che si formano all'interno della matrice e che possono essere controllati facendo aggiunte su scala nanometrica di specifici elementi microleganti. Gli effetti della microlega sono molto ampi e comprendono:

  • Formazione di intermetallici stabili che possono raffinare la dimensione del grano
  • Interazione con i confini dei grani che può aumentare o ridurre la fragilità intercristallina
  • Modifica della morfologia delle fasi secondarie all'interno della matrice migliorando le proprietà meccaniche e di invecchiamento
  • Modifica della sequenza di precipitazione che porta a un maggiore affinamento della struttura dei grani

Tracce di elementi microleganti includono tipicamente Ag, Li, Na, Ca, Cd, Zr, Ti, Sr, Sn. Mentre la metallurgia e la chimica di queste aggiunte sono state ampiamente studiate e documentate, c'è ancora molto da imparare e nuovi progressi emergono continuamente.

Aggiunta di oligoelementi

La pratica abituale della microlega è quella di introdurre elementi in traccia aggiungendo un lingotto di alluminio contenente solo una piccola percentuale dell'elemento di lega a una grande fusione. La quantità di drogante richiesta si ottiene controllando attentamente i livelli di diluizione.

Un approccio alternativo è la metallurgia delle polveri di microlega. Questo comporta la pressatura isostatica, la sinterizzazione e l'estrusione. In questo caso, il processo di microlega è controllato dalla diffusione.

Mentre questi processi sono ampiamente adottati, il processo rimane impegnativo da ottimizzare e controllare.