Una aleación de cinco metales imprimible en 3D resulta ser ultrarresistente y dúctil a la vez

Un equipo de investigadores ha desarrollado una nueva aleación imprimible en 3D con una nanoestructura específica que la hace ultrarresistente y dúctil.

Rosario Martínez

Una aleación fuerte y dúctil de alta entropía está hecha de fabricación aditiva y exhibe una microestructura jerárquica en una amplia gama de escalas de longitud.
Una aleación fuerte y dúctil de alta entropía está hecha de fabricación aditiva y exhibe una microestructura jerárquica en una amplia gama de escalas de longitud.

Las aleaciones más comunes, como el acero inoxidable o el bronce, se fabrican con un metal primario mezclado con cantidades más pequeñas de otros elementos. Pero, una clase emergente de materiales conocidos como aleaciones de alta entropía (HEA) implica mezclar cinco elementos diferentes en proporciones aproximadamente iguales. Las aleaciones resultantes terminan con propiedades sorprendentes y útiles, como una alta relación resistencia-peso o una rigidez que aumenta con la temperatura.

Este nuevo estudio se centra en un HEA que contiene aluminio, cobalto, cromo, hierro y níquel en partes iguales. Esta mezcla en particular se ha experimentado durante algunos años, pero el equipo lo hizo utilizando una técnica que aún no se había aplicado: la fusión de polvo láser. Esencialmente, las formas en polvo de los metales originales se colocan sobre una superficie, luego se explotan con un láser de alta potencia, que hace que se derritan y se vuelvan a solidificar rápidamente.

Esta técnica y la impresión 3D le dan a la aleación final una microestructura muy diferente a la que se obtiene con otros métodos de fabricación

Wen Chen, profesor asistente de ingeniería mecánica e industrial en UMass Amherst.
Wen Chen, profesor asistente de ingeniería mecánica e industrial en UMass Amherst.

Esta técnica y la impresión 3D le dan a la aleación final una microestructura muy diferente a la que se obtiene con otros métodos de fabricación. El equipo lo describe como una red con capas alternas de diferentes estructuras cristalinas cúbicas. Esto le confiere al HEA un límite elástico de alrededor de 1,3 gigapascales, casi tres veces más fuerte que cuando se fabrica con métodos de fundición convencionales. Al mismo tiempo, también es más dúctil.

"La reorganización atómica de esta microestructura inusual da lugar a una resistencia ultraalta y una ductilidad mejorada, lo cual es poco común, porque los materiales generalmente fuertes tienden a ser quebradizos"

"La reorganización atómica de esta microestructura inusual da lugar a una resistencia ultraalta y una ductilidad mejorada, lo cual es poco común, porque los materiales generalmente fuertes tienden a ser quebradizos", afirma Wen Chen, investigador principal del estudio. “Para muchas aplicaciones, una combinación de resistencia y ductilidad es clave. Nuestros hallazgos son originales y emocionantes tanto para la ciencia como para la ingeniería de materiales”, agrega.

Esta combinación específica de resistencia y ductilidad podría hacer que esta aleación sea útil para componentes en la industria aeroespacial, energética, de transporte u otros campos de la ingeniería. La investigación fue publicada en la revista Nature.

Fuente: New Atlas.