Lega d’alluminio Ergal 7075 saldabile grazie alle nanotecnologie

Super resistente ma leggera, la lega alluminio-zinco-magnesio-rame denominata AA7075, ora potrebbe essere utilizzata in maniera più ampia nel settore automotive ed in altre produzioni, grazie a una ricerca dell’Università della California UCLA.

Si tratta di una lega di alluminio sviluppata negli anni ’40, appartenente alla serie 7000 (Ergal). Sebbene sia robusta quasi come l’acciaio e pesi solo un terzo, è quasi impossibile da saldare a TIG e MIG. Ciò non ha consentito finora il suo impiego nel settore automobilistico, in particolare nell’assemblamento di parti motore e di carrozzeria.

Quando la lega viene riscaldata durante la saldatura, la sua struttura molecolare crea un flusso irregolare degli elementi chimici costitutivi (alluminio, zinco, magnesio e rame), che genera delle fratture (cricche) lungo la saldatura.

Gli ingegneri della UCLA Samueli School of Enginnering hanno sviluppato un modo per saldare ad arco GTAW questa lega di alluminio ad alta resistenza.

SOLUZIONE E RISULTATI

Sono state aggiunte l’1,7% di nanoparticelle di carburo di titanio (TiC) nei fili per saldatura AA7075, che vengono utilizzati come materiale d’apporto per l’unione delle due parti metalliche.

Per maggiori dettagli leggi l’articolo (in inglese) pubblicato su Nature Communications.

Utilizzando il nuovo approccio, i ricercatori hanno saldato dei giunti con una resistenza alla trazione fino a 392 MPa. Per capire l’eccezionale risultato, basti pensare che la lega di alluminio AA6061 ampiamente utilizzata negli aeromobili e nelle parti automobilistiche, ha una resistenza alla trazione di 186 MPa nei giunti saldati.

Inoltre, secondo lo studio, i trattamenti termici post-saldatura potrebbero aumentare ulteriormente la tenuta delle giunzioni in AA7075, fino a 551 MPa, che è paragonabile all’acciaio.

IMPIEGHI DELLA LEGA 7075

Poiché è resistente ma leggera, la lega AA7075 può aiutare ad aumentare l’efficienza di un velivolo in termini di carburante e batteria. Perciò viene già usata per fusoliere e ali di aeroplano, dove il materiale è generalmente unito da bulloni o rivetti piuttosto che saldato.

La lega Al-Zn-Mg-Cu è stata anche utilizzata per prodotti che non richiedono l’unione, come i telai degli smartphone e i moschettoni per arrampicata su roccia.

La resistenza della lega alla saldatura, in particolare al tipo di saldatura utilizzato nella produzione automobilistica, ha impedito l’impiego su larga scala.

La nuova tecnica è solo una semplice svolta, ma potrebbe consentire l’uso diffuso di questa lega di alluminio ad alta resistenza in prodotti di serie come automobili o biciclette, dove le parti sono spesso assemblate insieme,

ha detto Xiaochun Li, Professore della UCLA.

Le aziende potrebbero utilizzare gli stessi processi e le stesse attrezzature che già hanno per inserire questa lega di alluminio super-resistente nei loro processi di produzione. I loro prodotti potrebbero essere più leggeri e più efficienti dal punto di vista energetico, pur mantenendo la loro resistenza.

I ricercatori stanno già lavorando con un produttore di biciclette su prototipi di telai per biciclette che utilizzerebbero la lega; il nuovo studio suggerisce che i fili per saldatura con nanoparticelle potrebbero anche facilitare l’unione di altri metalli e leghe difficili da saldare.

L’autore principale dello studio è il laureando Maximilian Sokoluk. Gli altri autori sono Chezheng Cao, Shuaihang Pan ed il professore della UCLA Xiaochun Li.

Fonte: UCLA Newsroom