La lega di magnesio può essere resa più resistente e più lavorabile mediante pressatura a caldo in condizioni ottimizzate per produrre una struttura cristallina ultrafine, I ricercatori di A*STAR hanno dimostrato. Il materiale migliorato significa che la lega di magnesio avrà applicazioni più ampie come materiale strutturale ultraleggero.

La lega di alluminio è attualmente il metallo leggero di riferimento per molte applicazioni strutturali, dalle fusoliere degli aerei ai corpi degli smartphone. È chiaro, resistente alla corrosione ed è relativamente facile da modellare, saldare e lavorare. Le leghe di magnesio sono fino a un terzo più leggere delle leghe di alluminio, e sono particolarmente promettenti per applicazioni in cui il peso è critico:hanno il vantaggio aggiuntivo di essere più resistenti alle ammaccature e più lavorabili, e meglio in grado di schermare le radiazioni elettromagnetiche e smorzare le vibrazioni, rispetto alle leghe di alluminio.

Il compromesso con il magnesio è che è notoriamente difficile da lavorare, richiede alte temperature per la formabilità, e ha generalmente una forza inferiore. Trovare un modo per migliorare le proprietà meccaniche e la lavorabilità delle leghe di magnesio potrebbe aprire molte nuove applicazioni per il materiale con vantaggi reali come il risparmio di carburante negli aerei, moto d'acqua e veicoli terrestri, e cellulari più leggeri.

Kai Soon Fong e i colleghi del Singapore Institute of Manufacturing Technology e della Nanyang Technological University hanno ora ideato un metodo di pre-lavorazione che migliora significativamente la resistenza meccanica e la duttilità di AZ31, la lega di magnesio più utilizzata.

"Abbiamo dimostrato che le proprietà dei fogli di magnesio commerciale AZ31 possono essere migliorate da una grave deformazione plastica utilizzando una tecnica di pressatura a scanalatura vincolata ortogonale con post-ricottura rapida, "dice Fong.

La pressatura vincolata della scanalatura comporta la pressatura ripetuta di un sottile foglio di metallo, come la lega di magnesio, tra riscaldato, fustelle finemente ondulate. Questo allunga, o tende, il materiale su domini molto ristretti, causando deformazione plastica prevenendo danni e inducendo i microscopici grani di cristallo a ricristallizzarsi in una microstruttura più fine. Ruotando il foglio di 90 gradi tra ogni fase di pressatura, il materiale viene ripetutamente teso fino a quando non è stata lavorata l'intera lastra.

Il materiale viene quindi riscaldato, o ricotto, per rimuovere lo stress residuo, ma con una velocità di riscaldamento più rapida e un tempo più breve del solito, per evitare che i grani si ingrandiscano nuovamente.

"Ottimizzando la temperatura di lavorazione e la velocità di deformazione, siamo stati in grado di ottenere una microstruttura a grana ultrafine, che non cambia fisicamente la lega, ma migliora le sue proprietà meccaniche attraverso l'affinamento del grano, " dice Fong. "Questa lavorazione ha portato a una migliore resistenza meccanica e duttilità, rendendolo più duro e più facile da modellare a temperatura ambiente."