Nikolai Kakhidze, studente laureato presso la Facoltà di Fisica e Ingegneria, ha suggerito di utilizzare nanoparticelle di diamante o di ossido di alluminio come alternativa al costoso scandio per l'indurimento delle leghe di alluminio. Il nuovo materiale costerà 4 volte meno dell'analogo contenente scandio, pur mantenendo proprietà fisiche e meccaniche piuttosto simili.
Attualmente, molte aziende cantieristiche navali si stanno impegnando a sostituire l'acciaio pesante con materiali leggeri e ultraleggeri. Oltre ad aumentare la capacità di carico, questo può essere vantaggiosamente applicato per ridurre il consumo di carburante, ridurre le emissioni nocive nell'atmosfera e aumentare la mobilità della nave, accelerando la consegna delle merci. Anche le aziende del settore dei trasporti e aerospaziale sono interessate a nuovi materiali.
I materiali compositi a matrice di alluminio modificati con scandio sono diventati un buon sostituto. Tuttavia, a causa dell'elevato costo dello scandio, è in corso una ricerca attiva per un modificante più economico. Nikolai Kakhidze ha proposto di sostituire lo scandio con nanoparticelle di diamante o ossido di alluminio. Il suo compito sarà quello di sviluppare un metodo per la corretta introduzione delle nanopolveri in una fusione metallica.
Introdotte direttamente nella massa fusa, le nanoparticelle si aggregano in agglomerati, si ossidano e non vengono bagnate, formando pori attorno a sé. Di conseguenza, si ottengono impurità indesiderate anziché particelle indurenti. Nel laboratorio di materiali speciali e ad alta energia dell'Università Statale di Tomsk, Sergey Vorozhtsov ha già sviluppato approcci scientifici e tecnologici per l'indurimento disperso di alluminio e magnesio che garantiscono la corretta introduzione di nanoparticelle refrattarie nella massa fusa ed eliminano i problemi di bagnabilità e flottazione.
– Basandomi sullo sviluppo dei miei colleghi, il mio progetto propone la seguente soluzione: le nanopolveri vengono deagglomerate (distribuite uniformemente) in una polvere di alluminio di dimensioni micrometriche utilizzando diverse operazioni tecnologiche. Da questa miscela viene quindi sintetizzata una legatura sufficientemente tecnologicamente avanzata e adatta all'uso industriale su scala industriale. Quando la legatura viene introdotta nella massa fusa, vengono elaborati campi elettromagnetici esterni per distribuire uniformemente le nanoparticelle e aumentarne ulteriormente la bagnabilità. La corretta introduzione delle nanoparticelle può migliorare le proprietà fisiche e meccaniche della lega iniziale – Nikolai Kakhidze spiega l'essenza del suo lavoro.
Nikolai Kakhidze prevede di ricevere i primi lotti sperimentali di legature con nanoparticelle per la loro successiva introduzione nella fusione entro la fine del 2020. Nel 2021 si prevede di ottenere fusioni di prova e di tutelare i diritti di proprietà intellettuale.
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Data di pubblicazione: 04-07-2022