Una lega di alluminio sviluppata negli anni '40 è stata a lungo promettente per l'uso nella produzione di automobili, tranne un ostacolo chiave. Sebbene sia forte quasi quanto l'acciaio e solo un terzo del peso, è quasi impossibile saldare insieme utilizzando la tecnica comunemente utilizzata per assemblare i pannelli della carrozzeria o le parti del motore.

Questo perché quando la lega viene riscaldata durante la saldatura, la sua struttura molecolare crea un flusso irregolare dei suoi elementi costitutivi:alluminio, zinco, magnesio e rame, che provoca crepe lungo la saldatura.

Ora, gli ingegneri della UCLA Samueli School of Engineering hanno sviluppato un modo per saldare la lega, noto come AA 7075. La soluzione:infondere nanoparticelle di carburo di titanio, particelle così piccole da essere misurate in unità pari a un miliardesimo di metro, in fili di saldatura AA 7075, che vengono utilizzati come materiale di riempimento tra i pezzi da unire. Un documento che descrive l'anticipo è stato pubblicato in Comunicazioni sulla natura .

Utilizzando il nuovo approccio, i ricercatori hanno prodotto giunti saldati con una resistenza alla trazione fino a 392 megapascal. (A confronto, una lega di alluminio nota come AA 6061 che è ampiamente utilizzata in parti di aerei e automobili, ha una resistenza alla trazione di 186 megapascal nei giunti saldati.) E secondo lo studio, trattamenti termici post-saldatura, potrebbe aumentare ulteriormente la resistenza dei giunti AA 7075, fino a 551 megapascal, che è paragonabile all'acciaio.

Perché è forte ma leggero, AA 7075 può aiutare ad aumentare l'efficienza del carburante e della batteria di un veicolo, quindi è già spesso utilizzato per formare fusoliere e ali di aeroplani, dove il materiale è generalmente unito da bulloni o rivetti piuttosto che saldato. La lega è stata utilizzata anche per prodotti che non necessitano di giunzione, come telai per smartphone e moschettoni da arrampicata.

Ma la resistenza della lega alla saldatura, nello specifico, al tipo di saldatura utilizzata nella produzione automobilistica, ne ha impedito un'ampia adozione.

"La nuova tecnica è solo una semplice svolta, ma potrebbe consentire un uso diffuso di questa lega di alluminio ad alta resistenza in prodotti di serie come automobili o biciclette, dove le parti sono spesso assemblate insieme, " ha detto Xiaochun Li, Raytheon Professor of Manufacturing dell'UCLA e ricercatore principale dello studio. "Le aziende potrebbero utilizzare gli stessi processi e le stesse attrezzature che hanno già per incorporare questa lega di alluminio super resistente nei loro processi di produzione, e i loro prodotti potrebbero essere più leggeri e più efficienti dal punto di vista energetico, pur mantenendo la loro forza."

I ricercatori stanno già lavorando con un produttore di biciclette su prototipi di telai per biciclette che utilizzerebbero la lega; e il nuovo studio suggerisce che i fili di riempimento infusi con nanoparticelle potrebbero anche facilitare l'unione di altri metalli e leghe metalliche difficili da saldare.