Multimateriali a classificazione funzionale senza difetti

multimateriali

I ricercatori del National Korea Maritime and Ocean University hanno trovato un modo per ridurre al minimo i difetti dei materiali FGM (Functionally graded materials) solitamente impiegati in condizioni di temperatura e pressione estreme.

I multimateriali, come i materiali classificati in modo funzionale (FGM), che combinano materiali diversi per produrre prestazioni migliori, sono l’ideale per sopportare le temperature e le pressioni molto elevate richieste nei settori aerospaziale, automobilistico, delle apparecchiature mediche, della difesa. I ricercatori del National Korea Maritime and Ocean University hanno trovato un modo per ridurre al minimo i loro difetti.

I multimateriali sono normalmente realizzati mediante produzione additiva (AM), in cui strati di materiali diversi vengono depositati uno sull’altro. Negli strati limite, a causa delle diverse proprietà dei materiali, si possono formare crepe e pori.

Come sono stati sintetizzati i multimateriali

Gli MGF cercano di ridurre questi difetti creando un “gradiente” al cambiamento di composizione attraverso il volume del materiale. I ricercatori hanno sviluppato un modo per sintetizzare un MGF ad alte prestazioni composto da Inconel 718 e acciaio inossidabile (STS) 316L e minimizzarne i difetti.

Inconel 718 ha proprietà eccellenti, ma è costoso. Mescolandolo con STS 316L per creare una MGF ad alte prestazioni, non solo abbiamo migliorato i suoi vantaggi tecnici e commerciali ma anche la sua fattibilità economica” come afferma il professor Do-Sik Shim, che ha guidato lo studio.

Per il suo lavoro, il team di ricerca ha depositato STS 316L su Inconel 718 utilizzando una tecnica di stampa 3D chiamata “deposizione di energia diretta”. Ha creato tre tipi di MGF, non graduati (NG), che prevedevano uno strato di STS depositato direttamente su Inconel, graduati (10) e graduati (25), che avevano gradienti di miscelazione rispettivamente del 10% e del 25%.

I risultati indicano che la microstruttura e le proprietà meccaniche dei materiali MGF dipendono fortemente dal rapporto di gradiente dei componenti, creando così il potenziale per ottenere difetti minimi o addirittura assenti.

“Questi risultati porteranno ad avanzamenti nel campo, come costi ridotti, maggiore durata dei componenti nelle apparecchiature e migliore funzionalità” afferma il professor Shim.

I piani futuri del team di ricerca includono l’uso del nuovo FGM per la produzione di parti di forma complessa mediante le tecnologie di produzione additiva.