Los investigadores ahora han demostrado la capacidad de crear aleaciones de metal amorfo o vidrio metálico utilizando tecnología de impresión tridimensional 3-D, abriendo la puerta a una variedad de aplicaciones, como motores eléctricos más eficientes, mejor desgaste.materiales resistentes, materiales de mayor resistencia y estructuras más livianas.
"Los vidrios metálicos carecen de las estructuras cristalinas de la mayoría de los metales: la estructura amorfa da como resultado propiedades excepcionalmente deseables", dice Zaynab Mahbooba, primer autor de un artículo sobre el trabajo y estudiante de doctorado en el Departamento de la Universidad Estatal de Carolina del NorteCiencia e Ingeniería de los Materiales.
Desafortunadamente, la fabricación de vidrio metálico requiere un enfriamiento rápido para evitar que se forme la estructura cristalina. Históricamente, eso significaba que los investigadores solo podían fundir vidrios metálicos en espesores pequeños. Por ejemplo, las aleaciones de hierro amorfo no podían fundirse más de unos pocos milímetros de espesor.La limitación de tamaño se denomina espesor crítico de fundición de una aleación.
"La idea de utilizar la fabricación aditiva, o la impresión en 3-D, para producir vidrio metálico en escalas más grandes que el espesor crítico de fundición ha existido durante más de una década", dice Mahbooba. "Pero este es el primer trabajo publicado que demuestraque realmente podemos hacerlo. Pudimos producir una aleación de hierro amorfo en una escala 15 veces mayor que su espesor crítico de fundición ".
La técnica funciona aplicando un láser a una capa de polvo de metal, fundiendo el polvo en una capa sólida de solo 20 micras de espesor. La "plataforma de construcción" desciende 20 micras, se extiende más polvo sobre la superficie y elel proceso se repite. Debido a que la aleación se forma poco a poco, se enfría rápidamente, conservando sus cualidades amorfas. Sin embargo, el resultado final es un objeto de vidrio sólido y metálico, no un objeto hecho de capas discretas laminadas delaleación.
"Esta es una prueba de concepto que demuestra que podemos hacer esto", dice Ola Harrysson, autor correspondiente del artículo y profesor distinguido Edward P. Fitts de Sistemas Industriales e Ingeniería en NC State.
"Y no hay ninguna razón por la que esta técnica no pueda usarse para producir una aleación amorfa", dice Harrysson. "Uno de los factores limitantes en este punto será producir u obtener polvos metálicos de cualquier composición de aleación que esté buscando.
"Por ejemplo, sabemos que algunos vidrios metálicos han demostrado un enorme potencial para su uso en motores eléctricos, reduciendo el calor residual y convirtiendo más energía de los campos electromagnéticos en electricidad".
"Tomará un poco de prueba y error encontrar las composiciones de aleación que tienen la mejor combinación de propiedades para cualquier aplicación", dice Mahbooba. "Por ejemplo, desea asegurarse de no solo tener las propiedades electromagnéticas deseables, sinoque la aleación no es demasiado frágil para uso práctico "
"Y como estamos hablando de fabricación aditiva, podemos producir estos vidrios metálicos en una variedad de geometrías complejas, que también pueden contribuir a su utilidad en diversas aplicaciones", dice Harrysson.
El documento, "Fabricación aditiva de un vidrio metálico a granel a base de hierro más grande que el espesor crítico de fundición", se publica en la revista Materiales aplicados hoy . El documento fue escrito por Harvey West, Timothy Horn y Christopher Rock de NC State; Lena Thorsson, Mattias Unosson y Peter Skoglund de Sindre Metals; y Evelina Vogli de Liquidmetal Coatings. El trabajo se realizó con el apoyo del NationalFundación de Ciencias bajo el número de subvención 1549770.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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