A Eck Industries de Wisconsin assinou uma licença exclusiva para a comercialização de uma liga de cério-alumínio (Ce-Al) co-desenvolvida pelo Laboratório Nacional de Oak Ridge, do Departamento de Energia, que é ideal para criar produtos leves, componentes fortes para veículos e aviões avançados.

A liga com patente pendente foi desenvolvida como parte do Instituto de Materiais Críticos do DOE (CMI) e faz uso de cério, o elemento de terra rara mais abundante. O cério representa até metade das terras raras extraídas, ainda assim, tem menos valor do que elementos co-minerados como neodímio e disprósio, que estão em alta demanda para aplicações de tecnologia de energia avançada. A criação de novos usos para o cério apóia as operações domésticas de mineração de terras raras e o setor manufatureiro dos EUA.

Cientistas da ORNL, trabalhando com Eck Industries e pesquisadores nos laboratórios nacionais Ames e Lawrence Livermore do DOE, desenvolveu a liga Ce-Al que é fácil de trabalhar, leve, resistente a corrosão, e excepcionalmente estável em altas temperaturas, tornando-o ideal para o setor automotivo, aeroespacial, Geração de energia, e outros aplicativos.

Os testes mostraram que a liga de Ce-Al é estável a 500 graus Celsius. Suportar temperaturas mais altas significa, por exemplo, que os motores feitos com a liga podem ficar mais quentes com uma combustão de combustível mais completa, embora sejam mais leves, que melhora a eficiência do combustível.

Ce-Al não requer processamento térmico adicional durante o processo de fundição e tira proveito de abundante, cério de baixo custo, disse o cientista do ORNL Orlando Rios. A fundição com a liga pode ser realizada usando práticas de fundição de alumínio padrão e sem uma atmosfera protetora.

"A liga é termodinamicamente estável, "Disse Rios. O custo do tratamento térmico e a usinagem adicional necessária devido à distorção térmica podem representar cerca de 50-60 por cento do custo de fundição de ligas tradicionais. Os custos de energia podem ser reduzidos em 30-60 por cento em comparação com os processos de fundição tradicionais , ele notou. O potencial da liga de Ce-Al marca um afastamento significativo do tratamento térmico pós-fundição e das abordagens de endurecimento desenvolvidas ao longo de cerca de 100 anos e pode aumentar significativamente a competitividade de fabricação como resultado, Rios adicionado.

Alan Liby, diretor do Programa de Fabricação Avançada do ORNL, disse, "As propriedades revolucionárias observadas nesta liga inovadora permitirão maior eficiência energética na fabricação e novos produtos com eficiência energética."

Eck, uma empresa privada com sede em Manitowoc, Wis., esteve envolvida no desenvolvimento e teste da liga sob um contrato separado. A empresa vem produzindo peças fundidas de alumínio para clientes militares, automotivo, aeroespacial, energia, médico, e mercados industriais desde 1948.

"Tem havido um enorme interesse da indústria devido às propriedades únicas do material e ao baixo custo desta liga, "disse David Weiss, vice-presidente de Engenharia / P&D da Eck. "Este projeto é um modelo para rápido desenvolvimento e comercialização. Não apenas construímos uma ponte sobre o vale da morte da pesquisa, 'também desenvolvemos uma rodovia para comunicação de nossos clientes a nós para ajudar a orientar o projeto. "

O envolvimento de vários laboratórios nacionais e da indústria por meio do interesse da CMI em alavancar o conhecimento científico para ajudar a resolver questões críticas de materiais foi essencial para o rápido desenvolvimento da liga. Os pesquisadores do ORNL lideraram a equipe de desenvolvimento, concentrando-se na fundição e na estabilidade da propriedade da microestrutura. Ames fez experimentos com processamento termo-mecânico e examinou as propriedades termo-físicas da liga de Ce-Al. Lawrence Livermore realizou trabalho de caracterização usando microscopia avançada e outros métodos. Eck esteve envolvido em experimentos em escala piloto e forneceu conhecimentos e conhecimentos sobre fabricação.

A estratégia da CMI é reunir industriais, acadêmico, e experiência de laboratório nacional para lidar com a dependência dos EUA de materiais críticos, como elementos de terras raras que são essenciais para a energia, defesa, e outros setores de manufatura.

"É difícil para uma mina sobreviver se metade de sua produção não tem mercado. Essa liga cria um uso para o cério que acompanha terras raras escassas e críticas, como neodímio e disprósio, "disse o diretor da CMI, Alex King.