Pesquisadores reforçam Inconel 718 com nanocarbetos

7 de junho de 2023

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Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), EUA, e da Universidade Técnica de Istambul, Türkiye, relataram o que é considerado uma maneira relativamente simples e barata de fortalecer pós metálicos por meio da adição de nanofios cerâmicos. O artigo, 'Reforço do Inconel 718 fabricado com aditivo através da formação in-situ de nanocarbetos e silicidas', foi publicado no Volume 76 da Additive Manufacturing.

"Há sempre uma necessidade significativa de desenvolvimento de materiais mais capazes para ambientes extremos. Acreditamos que este método tem grande potencial para outros materiais no futuro", afirmou Ju Li, professor da Battelle Energy Alliance em Engenharia Nuclear e professor da Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais do MIT (DMSE).

A abordagem da equipe começa com Inconel 718, uma superliga popular. Os pesquisadores moeram os pós comerciais de Inconel 718 com um pequeno número de nanofios cerâmicos, resultando na "decoração homogênea da nanocerâmica nas superfícies das partículas de Inconel". O pó resultante foi então usado para criar peças por meio da Manufatura Aditiva Laser Beam Powder Bed Fusion (PBF-LB).

Os pesquisadores relataram que as peças fabricadas aditivamente com seu novo pó independente de máquina têm significativamente menos porosidade e menos rachaduras do que peças feitas apenas de Inconel 718. E isso, por sua vez, leva a peças mais fortes que também apresentam várias outras vantagens, como ductilidade e resistência à radiação e cargas de alta temperatura.

Xu Song, um professor assistente da Universidade Chinesa de Hong Kong que não esteve envolvido no trabalho, comentou: "Neste artigo, os autores propõem um novo método para imprimir compósitos de matriz metálica de Inconel 718 reforçados por nanofios [cerâmicos]. O a dissolução in-situ da cerâmica que é induzida pelo processo de fusão a laser aumentou a resistência térmica e a resistência do Inconel 718. Além disso, os reforços in-situ reduziram o tamanho do grão e eliminaram as falhas. Futura impressão 3D de ligas metálicas, incluindo modificação para cobre de alta refletividade e supressão de fratura para superligas, podem claramente se beneficiar desta técnica."

Li afirmou que o trabalho "poderia abrir um enorme novo espaço para o design de ligas" porque a taxa de resfriamento de camadas ultrafinas de ligas metálicas fabricadas com aditivo é muito mais rápida do que a taxa de peças a granel criadas usando processos convencionais de fusão e solidificação. Como resultado, "muitas das regras sobre composição química que se aplicam à fundição em massa parecem não se aplicar a esse tipo de impressão 3D. Portanto, temos um espaço de composição muito maior para explorar para o metal base com adições de cerâmica".

Emre Tekoğlu, um dos principais autores do artigo sobre Manufatura Aditiva, acrescentou: "Esta composição foi uma das primeiras que decidimos, por isso foi muito emocionante obter esses resultados na vida real. Ainda há um vasto espaço de exploração. Continuaremos explorando novas formulações de compósitos Inconel para chegar a materiais que possam suportar ambientes mais extremos."

Alexander O'Brien, outro autor principal, concluiu: "A precisão e a escalabilidade que vêm com a impressão 3D abriram um mundo de novas possibilidades para o design de materiais. Nossos resultados aqui são uma etapa inicial empolgante em um processo que certamente terá um grande impacto no design para energia nuclear, aeroespacial e toda geração de energia no futuro."

"Reforço do Inconel 718 fabricado aditivamente através da formação in-situ de nanocarbonetos e silicetos" está disponível aqui.

www.mit.edu

www.mme.itu.edu.tr

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