Il MIT ha ottenuto una lega d’alluminio resistente alle alte temperature e con proprietà meccaniche molto elevate grazie a una innovativa tecnica di metallurgia delle polveri. La nuova lega potrebbe rivoluzionare l’industria aerospaziale e automobilistica.
E’ notizia recente che un team di ricercatori del MIT-Massachusetts Institute of Technology ha messo a punto una nuova lega di alluminio realizzata tramite metallurgia delle polveri, capace di elevata resistenza meccanica, sino a quasi 400 MPA a temperatura ambiente, e in grado di mantenere buone proprietà sino ad oltre 400 C°, quindi con prestazioni metallurgiche molto elevate.
Lo studio, pubblicato sulla rivista Advanced Materials in ottobre 2025, descrive in dettaglio il processo di progettazione della lega, che ha coinvolto anche ricercatori della Paderborn University (Germania) e della Carnegie Mellon University.
Secondo le dichiarazioni della professoressa Mohadeseh Taheri-Mousavi, capoprogetto del MIT ed oggi assistant professor alla Carnegie Mellon University, e del professor John Hart, direttore del dipartimento di Mechanical Engineering del grande centro universitario, l’eccezionale risultato apre numerose opportunità di nuove applicazioni del metallo leggero in settori strategici, come l’industria aerospaziale, l’automotive e gli impieghi strutturali. Per esempio, i ricercatori prevedono che la nuova lega permetterà di realizzare componenti critici più leggeri e resistenti alle alte temperature, come le palette delle turbine dei motori a reazione. Oggi le palette sono realizzate in titanio, un materiale più pesante di oltre il 50% e fino a 10 volte più costoso dell’alluminio, oppure in materiali compositi avanzati. Concetti ripresi dal professor Xinghang Zhang, della School of Materials Engineering della Purdue University (Indiana, USA), il quale ha ribadito che la nuova lega potrebbe rivoluzionare l’intera l’industria, specialmente quelle automobilistica ed aerospaziale.
La nuova lega leggera è stata realizzata con il supporto degli strumenti più avanzati oggi a disposizione della metallurgia, come l’intelligenza artificiale e le tecniche più raffinate di ingegneria, in modo da poter selezionare la composizione chimica più opportuna tra le possibili varianti in termini dei componenti di lega e modalità produttive adeguate. Così, per raggiungere gli obiettivi microstrutturali più idonei ad assicurare le previste caratteristiche di impiego, si è fatto ricorso a bombardamenti via laser del metallo base con particelle di biossido di silicio, che introducendo “distorsioni e difetti” nella geometria cristallina di base – stiamo parlano di variazioni di microstruttura dell’ordine di nanometri, quindi milionesimi di millimetro – assicura più elevata resistenza meccanica sia a temperatura ambiente che a caldo. E’ chiaro che dietro a tutto questo c’è la grande crescita negli ultimi decenni delle conoscenze metallurgiche dei materiali e dei nuovi mezzi strumentali disponibili, opportunità che rendono ancora più solida l’immagine dell’alluminio come il materiale dei prossimi decenni, non solo leggero, ampiamente disponibile, trasformabile, riciclabile, ma anche ad alta resistenza meccanica.
Dal rottame agli estrusi: la nuova tecnologia ShAPE™
Sempre dagli Stati Uniti ci arriva un nuovo importante risultato di ricerca metallurgica sul metallo leggero, raggiunto dagli scienziati del Pacific Northwest National Laboratory (PNNL); si parla di un processo rivoluzionario, relativo ad una nuova tecnica per trasformare, senza trattamenti di fonderia, i rottami di alluminio direttamente in lega allo stato solido, senza fusione. La nuova tecnica è stata denominata Shear Assisted Processing and Extrusion (ShAPE™), ed è stata messa a punto per la produzione di estrusi con billette realizzate attraverso il processo di lega in fase solida. Il processo utilizza una matrice rotante ad alta velocità che disperde i rottami di alluminio frantumati e gli opportuni dosaggi dei tipici elementi di lega come silicio, rame, zinco e magnesio, generando per attrito il calore necessario ad ammorbidire il materiale e a facilitarne l’estrusione per formare tubi, barre e profili. Le scanalature a spirale sulla superficie della matrice rotante convogliano il materiale verso il foro di estrusione; di conseguenza, le spinte lineari e rotazionali simultanee utilizzano solo il 10% della forza normalmente necessaria per spingere il materiale attraverso la matrice nei processi di estrusione convenzionali. Inoltre, il processo ShAPE™ consente l’estrusione di leghe che non possono essere facilmente estruse con le tecniche tradizionali.
Il metodo è stato brevettato e proposto come una nuova opportunità per trasformare rottami di alluminio in una lega ad alta resistenza in tempi molto ridotti rispetto a fusione, colata ed estrusione convenzionali.
di Mario Conserva
