Un desafío para producir nanocompuestos elásticos y resistentes está obteniendo una distribución uniforme de las nanopartículas en la matriz metálica. Ahora, Los investigadores de A * STAR han utilizado un proceso conocido como procesamiento por fricción y agitación (ver imagen) para producir una mezcla distribuida uniformemente de partículas de óxido de aluminio nanométrico (Al2O3) en aluminio. Su técnica es un nuevo método viable para la fabricación de nanocomposites y tiene un gran potencial para el automóvil. industrias espaciales y de defensa.

"Los métodos actuales de procesamiento de líquidos o pulvimetalurgia no logran un procesamiento uniforme, "dice el líder de investigación Junfeng Guo, que es del Instituto A * STAR de Tecnología de Fabricación de Singapur.

El equipo de Guo perforó cientos de agujeros de 1 milímetro de diámetro en la superficie de una fina lámina de aleación de aluminio. Luego inyectaron una suspensión de nanopartículas de óxido de aluminio en los orificios y calentaron la hoja en un horno. Después de enfriar la hoja, el equipo introdujo una herramienta giratoria en él:este es el paso de procesamiento de agitación por fricción. La fricción generada entre la herramienta y la hoja hizo que el material se plastificara. La herramienta se movió para asegurar que toda la hoja estuviera plastificada.

La colocación de las nanopartículas en la hoja antes del paso de procesamiento por fricción y agitación aumentó significativamente la concentración de nanopartículas en el material compuesto. "También redujo la cantidad de partículas en el aire producidas durante la colocación de polvo y el procesamiento de agitación por fricción, "explica Guo.

El equipo utilizó microscopía electrónica de barrido para comprobar dos propiedades clave que influyen en la resistencia de los nanocompuestos. Primero demostraron que las nanopartículas estaban uniformemente dispersas, lo que significa que el material no tiene puntos débiles. También encontraron que los granos o cristales de la matriz de aluminio que se recristalizaban después de plastificarse eran extremadamente pequeños; los granos de matriz de aluminio más pequeños pueden fluir entre sí con mayor suavidad que las partículas más grandes, mejorando la resistencia del material.

Al medir el tamaño del grano después de realizar el procesamiento de agitación por fricción con y sin las nanopartículas de Al2O3, el equipo demostró que las nanopartículas contribuyeron a la reducción del tamaño de grano.

La mejor distribución de nanopartículas y los granos de aleación de aluminio más pequeños se obtuvieron después de pasar la herramienta giratoria a través de la hoja cuatro veces. Luego, el equipo demostró que el material compuesto fabricado de esta manera tenía una dureza y una resistencia a la tracción significativamente mejoradas en comparación con las láminas de aleación de aluminio sin tratar.

"Planeamos continuar esta investigación para mejorar aún más las propiedades mecánicas y térmicas, así como la resistencia al desgaste de los nanocompuestos, "dice Guo". nuestro objetivo es comercializar nuestra tecnología para ayudar a la industria local ".