Mecânica

Alumínio aproxima-se da resistência do titânio

Alumínio em impressão 3D aproxima-se da resistência do titânio
Protótipo de peça de alumínio que iguala a resistência do titânio.[Imagem: Sergey Gnuskov/NUST MISIS]

Alumínio encosta no titânio

Engenheiros russos desenvolveram uma tecnologia que duplica a resistência dos compósitos metálicos feitos por impressão 3D a partir do alumínio em pó.

Isto coloca as ligas de alumínio com características próximas à qualidade das ligas de titânio.

Considerando os dois metais puros, a resistência do titânio - o quanto ele pode ser forçado sem se quebrar - é cerca de seis vezes maior que a do alumínio, mas a densidade do titânio é 1,7 vez maior.

A base do novo compósito são precursores modificadores, baseados em nitretos e óxidos de alumínio, obtidos através da combustão.

Usando os modificadores desenvolvidos pela equipe da Universidade Nacional de Ciência e Tecnologia da Rússia, as peças de alumínio fabricadas por impressão 3D atingem o patamar para utilização direta em produtos para a indústria aeroespacial, por exemplo.

É a terceira inovação recente envolvendo o alumínio, depois de uma liga superforte de alumínio superar o aço inoxidável e a sintetização de um alumínio que flutua na água.

Titânio versus alumínio

O titânio é o metal ideal para a fabricação de produtos para a indústria aeroespacial, mas ele não pode ser usado na impressão 3D por causa do risco de incêndio e explosão na forma em pó do metal.

O alumínio é uma alternativa, sendo leve (densidade de 2700 kg/m3) e moldável, com um módulo de elasticidade de cerca de 70 MPa - este é um dos principais requisitos para que um metal seja adequado para impressão 3D. No entanto, o alumínio sozinho não é forte ou sólido o suficiente: a resistência à tração, mesmo para a liga duralumínio, é de 500 MPa, e sua dureza Brinell HB é de 20 kgf/mm2.

A solução sobre como aumentar a resistência do alumínio na impressão 3D foi proposta pela equipe do professor Alexander Gromov.

"Nós desenvolvemos uma tecnologia para fortalecer os compósitos de matriz de alumínio obtidos por impressão 3D e obtivemos precursores-modificadores inovadores pela queima de pós de alumínio. Os produtos da combustão - nitretos e óxidos de alumínio - são especificamente preparados para sinterizar superfícies ranhuradas com nanocamadas de transição formadas entre as partículas.

"São as propriedades especiais e a estrutura da superfície que permite que as partículas sejam firmemente fixadas à matriz de alumínio e, como resultado, [dobra] a resistência dos compósitos obtidos," disse Gromov.

Impressão 3D substituindo metalurgia

Duas décadas atrás, a moldagem era considerada a única maneira econômica de fabricar peças metálicas sólidas. Hoje, as impressoras 3D para metal já se tornaram um concorrente à altura das técnicas metalúrgicas.

Existem várias tecnologias usadas para imprimir metais, sendo as principais delas a Fusão Seletiva a Laser (FSL) e a Sinterização Seletiva a Laser (SSL). Ambas envolvem a aplicada da "tinta" de pó metálico, camada por camada, para construir um determinado volume. Tanto a FSL quanto a SSL são tecnologias de fabricação aditiva acionadas por um poderoso feixe de laser (até 500 Watts).

Bibliografia:

Advanced manufacturing process of ultrahigh-purity ?-Al2O3
G. N. Ambaryan, M. S. Vlaskin, O. A Buryakovskaya, S. A. Kislenko, A. Z. Zhuk, E. I. Shkolnikov, A. N. Arnautov, S. V. Zmanovsky, A. A. Osipenkova, V. P. Tarasov, A. A. Gromov
Sustainable Materials and Technologies
Vol.: 17, September 2018, e00065
DOI: 10.1016/j.susmat.2018.e00065




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