La nanotecnología y, en general, los procesos relacionados con materiales nanocristalinos, pueden aportar soluciones novedosas en muy diversas aplicaciones de la actividad humana. De ahí el interés de la investigación y el desarrollo en este campo. La obtención de materiales nanoestructurados es relativamente sencilla si se hace en cantidades pequeñas, pero, sin embargo, el número de procesos que permiten producir estos materiales en cantidades suficientemente grandes para aplicaciones industriales es menor y complicado.

En este sentido, en nuestro Grupo IMA trabajamos en el desarrollo de materiales nanocristalinos, principalmente de base aluminio (ver Figura), obtenidos por mecanosíntesis y sinterización. Estos materiales ligeros, y de alta resistencia mecánica y a la temperatura son de gran interés en la industria del transporte, particularmente en la del automóvil y la aeronáutica.

Se ha adoptado como base, un proceso de fabricación sencillo, que consta de dos etapas:

  • Procesado primario. Su objetivo es la producción económica de polvo de la aleación ligera con estructura nanométrica (< 50 nm). El uso de diferentes atmósferas de molienda permite incorporar, en solución sólida, elementos como C y N. El posterior calentamiento de los polvos durante su procesado secundario, permitirá la formación de carburos y nitruros que refuerzan el material por dispersión.
  • Procesado secundario. Como objetivo concreto se busca mantener la estructura nanocristalina gracias al uso de un proceso convencional de consolidación por prensado y sinterizado y/o del procesado mediante consolidación eléctrica.

La experiencia adquirida ha permitido fabricar aleaciones con resistencias a tracción muy elevadas (hasta 550 MPa), sobre todo a altas temperaturas (340 MPa a 250 ºC).

Figura. (a) Imagen de microscopía electronica de transmision de una de las piezas de Al fabricadas, mostrando su estructura nanocristalina. (b) Esquema de un molino attritor.

Aplicaciones potenciales:

  • Fabricación de piezas ligeras, pequeñas, de geometría complicada, y con función estructural.

Algunas publicaciones relacionadas:

  • E.S. Caballero, F. Ternero, R. Astacio, F.G. Cuevas, J.M. Montes, J. Cintas, Consolidation by MF-ERS of mechanically alloyed Al powder, Journal of Alloys and Compounds (2019, 792(5), 529-535).
  • E.S. Caballero, J. Cintas, F.G. Cuevas, F. Ternero, J.M. Montes, F.J.V. Reina, Synthesis and characterization of in situ-reinforced Al–AlN composites produced by mechanical alloying, Journal of Alloys and Compounds (2017, 728, 640-644).