Uno studio al mondo condotto dalla Monash University ha scoperto una tecnica e un fenomeno che possono essere utilizzati per creare leghe leggere di magnesio che potrebbero migliorare l'integrità strutturale nell'industria automobilistica e aerospaziale.

Pubblicato nella prestigiosa Comunicazioni sulla natura di venerdì, 19 luglio, ricercatori della Monash University, Il CSIRO e l'Università di Chongqing hanno scoperto un modello di segregazione degli elementi di lega nei confini gemelli utilizzando la mappatura dei raggi X a risoluzione atomica a un voltaggio elettronico molto più basso.

Gli ingegneri sono costantemente alla ricerca di forti, materiali leggeri per l'uso in auto, aerei e nei veicoli ad alta velocità per migliorare l'efficienza del carburante, aerodinamica, velocità e carico di peso.

Il ritrovamento è significativo, poiché la deformazione del magnesio leggero durante i processi e le applicazioni termomeccanici impedisce che tali leghe vengano utilizzate più ampiamente al posto dell'acciaio. Ha anche implicazioni per altre leghe leggere come alluminio e titanio.

"Il magnesio leggero ha un enorme potenziale per applicazioni efficienti dal punto di vista energetico e rispettose dell'ambiente. Ma la segregazione in questi materiali è soggetta a danni ai fasci di elettroni, " L'autore principale Professor Jian-Feng Nie, dal dipartimento di scienza e ingegneria dei materiali della Monash University, disse.

"Il danno del fascio di elettroni è più grave quando gli atomi di soluto segregati diventano una singola colonna atomica. Ciò influisce sulla formabilità, comportamento alla deformazione e resistenza alla trazione-compressione dei prodotti in magnesio lavorato.

"Abbiamo dimostrato che è possibile risolvere questa difficoltà utilizzando la mappatura a raggi X a risoluzione atomica a una tensione di accelerazione degli elettroni molto più bassa [120 kV] invece di 300 kV, che è comunemente usato.

"Abbiamo inoltre scoperto che il nuovo modello di segregazione aumenta l'effetto di blocco dei confini di oltre 30 volte, e cambia il meccanismo di migrazione del confine gemello dalla modalità comunemente accettata a una nuova".

I ricercatori hanno utilizzato una lega di magnesio comprendente neodimio e argento come parte del loro studio. Questa lega contiene proprietà meccaniche superiori sia a temperature ambiente che elevate.

Hanno trovato miglioramenti significativi nello sforzo di taglio, di 33 volte, e il limite di deformazione elastica si è verificato quando il confine gemello è stato popolato con neodimio e argento.

La maggiore densità di carica tra argento e neodimio con il magnesio indicava un legame più forte e un rafforzamento del gemello. Quando viene applicata la forza, il magnesio viene spinto verso il neodimio e lontano dall'argento, creando un più forte, lega leggera.

"Il nostro lavoro dimostra che l'analisi su scala atomica della struttura e della chimica della segregazione dei soluti in leghe metalliche con composizioni complesse è ora possibile, ", ha detto il professor Nie.