Creare la prossima generazione di leghe rinforzate con dispersione di ossidi (ODS) ad alte prestazioni. A questo punta la ricerca condotta da un team dell’Università del Texa, del Los Alamos National Laboratory e dell’Università di Hokkaido.
Le leghe ODS sono costituite da una combinazione di metalli intervallati da piccole particelle di ossido di dimensioni nanometriche e sono note per la loro elevata resistenza al creep, cioè per la capacità di mantenere la propria forma senza deformarsi con l’aumentare della temperatura. Molte leghe ODS possono resistere a temperature fino a 1.000 gradi centigradi e sono usate nei generatori di energia, nei motori dell’ingegneria aerospaziale e nelle posate.
L’industria nucleare, in particolare, ha un notevole bisogno di materiali affidabili e durevoli per costituire i componenti principali dei reattori nucleari. Il materiale deve essere ad alta resistenza, tollerante alle radiazioni e resistente al rigonfiamento dei vuoti, cioè le cavità che si formano nei materiali quando sono sottoposti a radiazioni neutroniche, con conseguenti guasti meccanici.
Quasi tutte le leghe ODS commerciali sono basate sulla fase ferritica. Le leghe ferritiche, classificate in base alla loro struttura cristallina e al comportamento metallurgico, hanno una buona duttilità e una sufficiente resistenza alle alte temperature, ma la fase ferritica è la fase più debole per resistenza al rigonfiamento, quindi la maggior parte delle leghe ODS commerciali è destinata al fallimento.
Di qui la collaborazione tra l’Università A&M del Texas e quella di Hokkaido, in Giappone, per sviluppare nuove leghe ODS. “Abbiamo deciso di sperimentare un nuovo principio di progettazione in cui le particelle di ossido sono incorporate nella fase martensitica, che è la cosa migliore per ridurre il rigonfiamento dei vuoti” spiega Lin Shao, professore del dipartimento di Ingegneria della Texas A&M University. Le leghe ODS risultanti sono in grado di sopravvivere fino a 400 spostamenti per atomo e sono alcune delle leghe con le prestazioni più alte sviluppate in questo ambito, sia in termini di resistenza alle alte temperature che di resistenza al rigonfiamento superiore.