Crédito: Carnegie Mellon University Materials Science and Engineering
Las aleaciones de aluminio se usan ampliamente en aplicaciones de transporte debido a su alta relación resistencia / peso, así como a su asequibilidad. Sin embargo, los desafíos surgen cuando los usan en aplicaciones de alta resistencia y alta temperatura, particularmente en componentes como pistones de motores de combustión, hojas de ventilador de motores a reacción y bombas de vacío.
A temperaturas elevadas, pocas aleaciones de aluminio pueden bloquear los movimientos de dislocación de manera efectiva, lo que controla la resistencia. Además, pocos de los diseños han considerado costos y métricas de sostenibilidad en el diseño, que son esenciales para las industrias de alta demanda. Las aleaciones de titanio, como Ti-64, que a menudo se usan en las cuchillas del ventilador, no solo son más pesadas y no maquinables, sino también casi el doble de caros.
La fabricación aditiva (AM) está evolucionando rápidamente y proporciona nuevas vías para diseñar aleaciones innovadoras. Un estudio reciente de la Universidad Carnegie Mellon y los investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) ha utilizado simulaciones computacionales y técnicas de optimización para identificar un nuevo sistema de aleación de aluminio que equilibra la fuerza y el costo.
El trabajo se publica en el Journal of the Mechanics and Physics of Solids.
El estudio propone Al-Ni-Er-Zr-Y (aluminio, níquel, erbio, circonio e itrio) como una clase de aleación de aluminio que la compensación de costo/resistencia se puede adaptar para lograr un 95% de resistencia de una aleación de AL imprimible de referencia con un 15% anticipado con ahorros de costos netos anticipados. Usando el mismo marco, se generó otro diseño de temperatura ambiente que coincidía con la fuerza de las aleaciones de referencia al tiempo que logró el 80% de ahorro de costos.
“El desarrollo de estas aleaciones de aluminio tiene el potencial de tener un impacto significativo en la industria automotriz debido a la alta demanda de aleaciones de alto rendimiento con materiales más sostenibles y de menor costo”, dijo el profesor asistente Mohadeseh Taheri-Mousavi, que contribuyó a esta investigación junto con el actual estudiante doctoral Benjamin Glaser.
Utilizando simulaciones de Ingeniería de Materiales Computacionales Integrados (ICME) basados en el diagrama de fase de alto rendimiento (CALPHAD) junto con las técnicas de aprendizaje automático, los investigadores exploraron rápidamente las relaciones de composición-proceso-estructura-propertura y las aleaciones identificadas que podrían superar las propiedades de referencia. AM basado en láser ofrece una velocidad de enfriamiento más alta, lo que permite que las aleaciones de aluminio se solidifiquen rápidamente y creen nuevas características microestructurales.
Este estudio explota fases metaestables que precipitan solo en una solidificación rápida para mejorar la resistencia.
Más información: Benjamin Glaser et al, Diseño computacional de aleaciones de aluminio de alta resistencia, rentables y fabricables, rentables, de alta resistencia que explotan la solidificación rápida, Journal of the Mechanics and Physics of Solids (2025). Doi: 10.1016/j.jmps.2025.106120
Proporcionado por Carnegie Mellon University Materials Science and Engineering
Cita: un sistema de aleación de aluminio imprimible puede equilibrar la fuerza y el costo en la industria automotriz (2025, 7 de mayo) Recuperado el 7 de mayo de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-05-printable-aluminio-lowyoy-strength-automotive.html
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