Los materiales utilizados en los campos de la industria aeroespacial, los automóviles, los equipos médicos y la defensa deben soportar entornos extremadamente duros. Pequeños defectos en los materiales, es decir, grietas, pueden tener consecuencias catastróficas y pérdidas económicas masivas. Sin embargo, la mayoría de los materiales no pueden soportar temperaturas y presiones tan altas. Los multimateriales, como los materiales clasificados funcionalmente (FGM), que combinan diferentes materiales para producir un rendimiento mejorado, son ideales en estas situaciones.

Los multimateriales normalmente se fabrican mediante fabricación aditiva (AM), donde se depositan capas de diferentes materiales una sobre otra. Sin embargo, las grietas y los poros son comunes en las capas límite debido a las diferentes propiedades de los materiales. Los FGM buscan reducir estas grietas creando un 'gradiente' en el cambio de composición a lo largo del volumen del material. Ahora, investigadores de la Universidad Marítima y Oceánica de Corea han desarrollado una forma de sintetizar un FGM de alto rendimiento hecho de Inconel 718 y acero inoxidable (STS) 316L y minimizar sus defectos.

Según el profesor Do-Sik Shim, que dirigió el estudio, "Inconel 718 tiene excelentes propiedades, pero es caro. Al mezclarlo con STS 316L para crear un FGM de alto rendimiento, no solo hemos mejorado sus ventajas técnicas y comerciales, sino también su viabilidad económica". Sus hallazgos se publican en el Journal of Materials Research and Technology .

Para su trabajo, el equipo de investigación depositó STS 316L en Inconel 718 usando una técnica de impresión 3D llamada "deposición de energía dirigida". Crearon tres tipos de FGM, sin graduar (NG), que implicaba una capa de STS depositada directamente sobre Inconel, graduada (10) y graduada (25), que tenían gradientes de mezcla del 10 % y 25 % respectivamente. Descubrieron que las grietas interfaciales eran comunes en el tipo NG, mientras que Graded (10) y Graded (25) tenían grietas solo en regiones específicas debido a la 'transición de columna a equiaxial' (una transición en la microestructura de la FGM), precipitación , o la inclusión de impurezas de titanio, aluminio o cromo. Además, vieron que el tipo Graded (25) mostró la mayor resistencia a la tracción y elongación.

Estos hallazgos indican que la microestructura y las propiedades mecánicas de la FGM dependen en gran medida de la relación de gradiente de los componentes, lo que crea el potencial para lograr defectos mínimos o incluso nulos en las FGM. "Estos hallazgos conducirán a mejoras en el campo, como costos reducidos, vida útil prolongada de los componentes en el equipo y funcionalidad mejorada", dice el profesor Shim. Los planes futuros del equipo de investigación incluyen el uso de la nueva FGM para fabricar piezas de formas complejas utilizando tecnologías AM. + Explora más

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