L’alluminio del futuro

L’alluminio del futuro

20/02/2019
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20/02/2019

Ci sono materiali che sono arrivati al capolinea in quanto ricerca e sviluppo? No, in ambiti diversi lo sviluppo di ogni materiale continua e recentemente questo è dimostrato da un articolo apparso su Nature, in cui si profilano nuovi orizzonti per un materiale considerato ormai relegato solo alla bassa gamma: l’alluminio.

Dopo aver vissuto un periodo fulgido, ma altrettanto breve a cavallo tra gli anni ’90 e 2000 del secolo scorso l’alluminio sembrava non avesse più molto da dire nell’industria della bicicletta, se non per alcuni componenti, ma ora un nuovo procedimento lo riporta di interesse.

La novità riguarda la lega di alluminio 7075, una lega utilizzata fin dagli anni ’40 nell’industria aerospaziale, col nome commerciale di Ergal, per produrre componentistica forgiata o lavorata dal pieno. È la lega di alluminio più leggera e, dal punto di vista meccanico, più resistente agli urti, agli sforzi, al peso e alla torsione. È anche la lega d’alluminio meno soggetta a “termodilatazione”, motivo per cui è di vitale interesse nell’industria aeronautica. In una sua sotto-forma, commercialmente nota come Titanal, con aggiunta di Zirconio e Cromo, raggiunge valori meccanici superiori al titanio con un peso inferiore.

Il problema di queste leghe è che impossibile saldarle, il che le rende inutilizzabili per fare telai da bici. Il motivo è che si criccano inesorabilmente sulle saldature. In realtà esiste un modo per saldare queste leghe, denominato Friction Stir Welding, una saldatura per attrito allo stato solido in cui nel materiale da saldare non viene raggiunta la temperatura di fusione. Ma è un metodo, totalmente automatico, in cui è molto difficile raggiungere parti non piane, quindi irrealistico da utilizzare su tubazioni tonde o ovali o comunque su parti di difficile accesso.

Il Team della scuola di ingegneria della University of California, Los Angeles (UCLA) negli USA, che ha ideato questo nuovo metodo, ha invece puntato ad utilizzare la classica saldatura TIG, ma aggiungendo al materiale di riporto (le cosiddette “bacchette” di saldatura) delle nanoparticelle di carburo di titanio (nella quantità di un volume del 1.7%). Questo permette ai componenti della lega di alluminio (rame, magnesio e zinco) di formare nella fusione della saldatura dei cristalli molto resistenti. L’esame post-saldatura ha mostrato che il materiale nelle saldature ha la medesima composizione della lega stessa, conservandone il 96% della resistenza meccanica: 551 MPa di carico di rottura (dopo trattamento termico post-saldatura).

Questo potrebbe aprire nuovi scenari nella produzione di telai in alluminio più leggeri di quelli attuali, con la stessa (o maggiore) resistenza meccanica e costi contenuti, in quanto questo nuovo metodo cambia rispetto la tecnica attuale solo per la composizione del materiale di riporto.

Sito del Team di ingegneria di UCLA