I ricercatori rafforzano l'Inconel 718 con nanocarburi

7 giugno 2023

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I ricercatori del Massachusetts Institute for Technology (MIT), USA, e dell’Università Tecnica di Istanbul, Türkiye, hanno segnalato quello che viene considerato un modo relativamente semplice ed economico per rafforzare le polveri metalliche tramite l’aggiunta di nanofili ceramici. L'articolo, "Rafforzare l'Inconel 718 prodotto in modo additivo attraverso la formazione in situ di nanocarburi e siliciuri", è stato pubblicato nel volume 76 di Additive Manufacturing.

"C'è sempre una significativa necessità di sviluppare materiali più adatti per ambienti estremi. Crediamo che questo metodo abbia un grande potenziale per altri materiali in futuro", ha affermato Ju Li, professore di ingegneria nucleare della Battelle Energy Alliance e professore alla Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali del MIT (DMSE).

L'approccio del team inizia con Inconel 718, una superlega popolare. I ricercatori hanno macinato polveri commerciali di Inconel 718 con un piccolo numero di nanofili ceramici, ottenendo “la decorazione omogenea della nanoceramica sulle superfici delle particelle di Inconel”. La polvere risultante è stata quindi utilizzata per creare parti tramite la produzione additiva Laser Beam Powder Bed Fusion (PBF-LB).

I ricercatori hanno riferito che le parti prodotte in modo additivo con la loro nuova polvere indipendente dalla macchina hanno una porosità significativamente inferiore e meno crepe rispetto alle parti realizzate solo con Inconel 718. E questo, a sua volta, porta a parti più resistenti che presentano anche una serie di altri vantaggi, come la duttilità e la resistenza alle radiazioni e al carico ad alta temperatura.

Xu Song, un assistente professore presso l'Università cinese di Hong Kong che non è stato coinvolto nel lavoro, ha commentato: "In questo articolo, gli autori propongono un nuovo metodo per stampare compositi a matrice metallica di Inconel 718 rinforzati da nanofili [ceramici]. La dissoluzione in situ della ceramica indotta dal processo di fusione laser ha migliorato la resistenza termica e la forza dell’Inconel 718. Inoltre, i rinforzi in situ hanno ridotto la dimensione dei grani ed eliminato i difetti. compresa la modifica per il rame ad alta riflettività e la soppressione delle fratture per le superleghe, possono chiaramente trarre vantaggio da questa tecnica."

Li ha affermato che il lavoro "potrebbe aprire un nuovo enorme spazio per la progettazione delle leghe" perché la velocità di raffreddamento degli strati ultrasottili di leghe metalliche prodotti in modo additivo è molto più veloce della velocità delle parti sfuse create utilizzando i convenzionali processi di solidificazione della fusione. Di conseguenza, “molte delle regole sulla composizione chimica che si applicano alla fusione in massa non sembrano applicarsi a questo tipo di stampa 3D. Quindi abbiamo uno spazio di composizione molto più ampio da esplorare per il metallo di base con aggiunte di ceramica”.

Emre Tekoğlu, uno degli autori principali del documento sulla produzione additiva, ha aggiunto: "Questa composizione è stata una delle prime che abbiamo deciso, quindi è stato molto emozionante ottenere questi risultati nella vita reale. C'è ancora un vasto spazio di esplorazione. Continueremo a esplorare nuove formulazioni di compositi Inconel per arrivare a materiali in grado di resistere agli ambienti più estremi."

Alexander O'Brien, un altro autore principale, ha concluso: "La precisione e la scalabilità che derivano dalla stampa 3D hanno aperto un mondo di nuove possibilità per la progettazione dei materiali. I nostri risultati qui sono un entusiasmante primo passo in un processo che avrà sicuramente un impatto importante". impatto sulla progettazione del settore nucleare, aerospaziale e di tutta la generazione di energia in futuro."

"Rafforzamento dell'Inconel 718 prodotto in modo additivo attraverso la formazione in situ di nanocarburi e siliciuri" è disponibile qui.

www.mit.edu

www.mme.itu.edu.tr

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