Le superleghe che resistono a temperature estremamente elevate potrebbero presto essere sintonizzate ancora più finemente per proprietà specifiche come resistenza meccanica, a seguito di nuove scoperte pubblicate oggi.

È stato riportato che un fenomeno correlato all'effetto invar, che consente a materiali magnetici come le leghe di nichel-ferro (Ni-Fe) di evitare l'espansione con l'aumento della temperatura, è stato scoperto in paramagnetici, o debolmente magnetizzato, leghe ad alta temperatura.

Levente Vitos, Professore al KTH Royal Institute of Technology di Stoccolma, dice la ricerca rivoluzionaria, che include una teoria generale che spiega il nuovo effetto invar, promette di far progredire la progettazione di leghe per alte temperature con eccezionale stabilità meccanica. L'articolo è stato pubblicato su Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze degli Stati Uniti d'America. Guidato da Vitos, il team di ricerca era composto dai ricercatori del KTH Zhihua Dong, Wei Li e Stephan Schönecker.

Abbreviazione di 'invariante, La plasticità invar consente alle leghe Ni-Fe con disordine magnetico di mostrare un comportamento di deformazione praticamente invariante in un ampio intervallo di temperature, rendendole ideali per turbine e altri usi meccanici a temperature estremamente elevate.

L'effetto invar tuttavia non è mai stato completamente compreso, e Vitos afferma che queste nuove scoperte aiutano a spiegare le peculiari proprietà ad alta temperatura delle leghe speciali utilizzate nei motori a reazione, come le superleghe a base di nichel.

Invar ha due effetti noti:espansione termica ed elasticità (la capacità di tornare indietro dopo la flessione, ad esempio). Poiché entrambi questi effetti sono legati all'interazione tra temperatura e ordine magnetico, sono considerati specifici per le leghe ordinate magneticamente.

Utilizzando i primi principi della modellazione quantomeccanica, i ricercatori hanno identificato come la plasticità invariante si verifica anche nelle leghe non magnetiche, quando esiste un equilibrio strutturale a livello atomico tra strutture compatte cubiche ed esagonali.

La nuova scoperta emerge da una collaborazione a lungo termine con l'industria per trovare alternative al cobalto cancerogeno nei metalli duri, come utensili da taglio. Vitos afferma che questa scoperta amplia la tavolozza dei fenomeni invar e delle composizioni materiali, con evidenti implicazioni per nuove applicazioni.

"I nostri risultati creano una nuova piattaforma per adattare le proprietà ad alta temperatura di materiali tecnologicamente rilevanti verso la stabilità plastica a temperature elevate, " lui dice.