Os materiais usados ​​nas áreas aeroespacial, automobilística, equipamentos médicos e defesa precisam resistir a ambientes extremamente agressivos. Pequenas falhas nos materiais, ou seja, rachaduras, podem levar a consequências catastróficas e enormes perdas econômicas. No entanto, a maioria dos materiais não consegue lidar com temperaturas e pressões tão altas. Multimateriais, como materiais com classificação funcional (FGMs), que combinam diferentes materiais para produzir melhor desempenho, são ideais nessas situações.
Os multimateriais são normalmente feitos por manufatura aditiva (MA), onde camadas de diferentes materiais são depositadas uma sobre a outra. No entanto, trincas e poros são comuns nas camadas limites devido às diferentes propriedades dos materiais. Os FGMs procuram reduzir essas rachaduras criando um 'gradiente' para a mudança de composição ao longo do volume do material. Agora, pesquisadores da Korea Maritime and Ocean University desenvolveram uma maneira de sintetizar um FGM de alto desempenho feito de Inconel 718 e aço inoxidável (STS) 316L e minimizar seus defeitos.

De acordo com o professor Do-Sik Shim, que liderou o estudo, "o Inconel 718 tem excelentes propriedades, mas é caro. Ao misturá-lo com o STS 316L para criar um FGM de alto desempenho, não apenas melhoramos suas vantagens técnicas e comerciais, mas também sua viabilidade econômica." Suas descobertas são publicadas no Journal of Materials Research and Technology .

Para seu trabalho, a equipe de pesquisa depositou STS 316L no Inconel 718 usando uma técnica de impressão 3D chamada 'deposição de energia direcionada'. Eles criaram três tipos de MGFs, não graduadas (NG), que envolviam uma camada de STS depositada diretamente no Inconel, graduada (10) e graduada (25), que apresentavam gradientes de mistura de 10% e 25%, respectivamente. Eles descobriram que trincas interfaciais eram comuns no tipo NG, enquanto Graded (10) e Graded (25) tinham trincas apenas em regiões específicas devido à "transição colunar para equiaxial" (uma transição na microestrutura do FGM), precipitação , ou a inclusão de impurezas de titânio, alumínio ou cromo. Além disso, eles viram que o tipo Graded (25) apresentou a maior resistência à tração e alongamento.

Esses achados indicam que a microestrutura e as propriedades mecânicas do FGM são altamente dependentes da razão de gradiente dos componentes, criando assim o potencial para alcançar defeitos mínimos ou até mesmo nenhum defeito nos FGMs. "Essas descobertas levarão a melhorias no campo, como custos reduzidos, vida útil estendida dos componentes em equipamentos e funcionalidade aprimorada", diz o professor Shim. Os planos futuros da equipe de pesquisa incluem o uso da nova FGM para fabricar peças de formato complexo usando tecnologias AM. + Explorar mais

As nanopartículas melhoram a resistência das ligas metálicas