Eck Industries de Wisconsin ha firmado una licencia exclusiva para la comercialización de una aleación de cerio-aluminio (Ce-Al) co-desarrollada por el Laboratorio Nacional Oak Ridge del Departamento de Energía que es ideal para crear materiales livianos, componentes fuertes para vehículos y aviones avanzados.

La aleación pendiente de patente fue desarrollada como parte del Critical Materials Institute (CMI) del DOE y utiliza cerio, el elemento de tierras raras más abundante. El cerio constituye hasta la mitad de las tierras raras extraídas, sin embargo, tiene menos valor que los elementos co-minados como el neodimio y el disprosio, que tienen una gran demanda para aplicaciones de tecnología energética avanzada. La creación de nuevos usos para el cerio respalda tanto las operaciones de minería de tierras raras nacionales como el sector manufacturero de EE. UU.

Científicos de ORNL, trabajando con Eck Industries e investigadores de los laboratorios nacionales Ames y Lawrence Livermore del DOE, desarrolló la aleación Ce-Al con la que es fácil trabajar, ligero, resistente a la corrosión, y excepcionalmente estable a altas temperaturas, lo que lo hace ideal para automóviles, aeroespacial, generación de energía, y otras aplicaciones.

Las pruebas han demostrado que la aleación Ce-Al es estable a 500 grados Celsius. Soportar temperaturas más altas significa, por ejemplo, que los motores fabricados con la aleación pueden funcionar más calientes con una combustión de combustible más completa y, al mismo tiempo, ser más livianos, lo que mejora la eficiencia del combustible.

Ce-Al no requiere procesamiento térmico adicional durante el proceso de fundición y aprovecha abundantes, cerio de bajo costo, dijo el científico de ORNL Orlando Ríos. La fundición con la aleación se puede lograr utilizando prácticas estándar de fundición de aluminio y sin una atmósfera protectora.

"La aleación es termodinámicamente estable, ", Dijo Ríos. El costo del tratamiento térmico y el mecanizado adicional requerido debido a la distorsión térmica pueden representar entre el 50 y el 60 por ciento del costo de fundición de aleaciones tradicionales. Los costos de energía podrían reducirse potencialmente entre un 30 y un 60 por ciento en comparación con los procesos de fundición tradicionales. , El lo notó. El potencial de la aleación Ce-Al marca una desviación significativa del tratamiento térmico posterior a la fundición y los enfoques de endurecimiento por envejecimiento desarrollados durante unos 100 años y, como resultado, puede mejorar significativamente la competitividad de la fabricación. Añadió Ríos.

Alan Liby, director del Programa de Fabricación Avanzada de ORNL, dijo, "Las propiedades revolucionarias observadas en esta innovadora aleación permitirán una mayor eficiencia energética de fabricación y nuevos productos energéticamente eficientes".

Eck, una empresa privada con sede en Manitowoc, Wis., participó en el desarrollo y las pruebas de la aleación en virtud de un acuerdo independiente. La empresa ha estado produciendo piezas de fundición de aluminio para clientes militares, automotor, aeroespacial, energía, médico, e industriales desde 1948.

"Ha habido un gran interés por parte de la industria debido a las propiedades únicas del material y al bajo costo de esta aleación, "dijo David Weiss, vicepresidente de Ingeniería / I + D de Eck. "Este proyecto es un modelo para un rápido desarrollo y comercialización. No solo llevamos un puente sobre el valle de la muerte de la investigación, "También desarrollamos una autopista para la comunicación de nuestros clientes con nosotros para ayudar a guiar el proyecto".

La participación de múltiples laboratorios e industrias nacionales a través del interés de CMI en aprovechar el conocimiento científico para ayudar a resolver problemas críticos de materiales fue esencial para el rápido desarrollo de la aleación. Los investigadores de ORNL dirigieron el equipo de desarrollo mientras se centraban en la estabilidad de las propiedades de la microestructura y la fundición. Ames realizó experimentos sobre procesamiento termomecánico y examinó las propiedades termofísicas de la aleación Ce-Al. Lawrence Livermore realizó un trabajo de caracterización utilizando microscopía avanzada y otros métodos. Eck participó en experimentos a escala piloto y proporcionó conocimientos y experiencia en fabricación.

La estrategia de CMI es unir industrias, académico, y experiencia en laboratorios nacionales para abordar la dependencia de EE. UU. de materiales críticos como elementos de tierras raras que son esenciales para la energía, defensa, y otros sectores manufactureros.

"Es difícil para una mina sobrevivir si la mitad de su producción no tiene mercado. Esta aleación crea un uso para el cerio que acompaña a las tierras raras escasas y críticas como el neodimio y el disprosio, ", dijo el director de CMI, Alex King.