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Le analisi del sincrotrone potrebbero essere utilizzate per accelerare lo sviluppo di nuovi progetti di acciaio ad alta resistenza

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Dr. Harishchandra Singh, professore a contratto presso NANOMO e il Center for Advanced Steels Research presso l’Università di Oulu in Finlandia. È in piedi accanto ai componenti in acciaio nel laboratorio di spettroscopia di NANOMO. Credito: sorgente luminosa canadese

Sapere quanto è resistente un pezzo di acciaio, in particolare l’acciaio inossidabile utilizzato in qualsiasi cosa, dalle automobili agli edifici, è di vitale importanza per le persone che lo producono e lo utilizzano. Queste informazioni aiutano a proteggere le persone durante gli incidenti e a prevenire il crollo degli edifici.

Prevedere con precisione la resistenza di un prototipo in acciaio in base alla sua microstruttura e composizione sarebbe indispensabile quando si progettano nuovi tipi di acciaio, ma è stato quasi impossibile da ottenere, fino ad ora.

“Progettare/realizzare l’acciaio più resistente è il compito più difficile”, ha affermato il dott. Harishchandra Singh, professore a contratto presso NANOMO e il Center for Advanced Steels Research presso l’Università di Oulu in Finlandia.

La stima del contributo di vari fattori alla progettazione di nuovi acciai ad alta resistenza ha tradizionalmente richiesto numerosi test che possono richiedere mesi, secondo Singh. Ogni test richiede anche un nuovo campione del prototipo.

Invece, Singh e colleghi hanno utilizzato la Canadian Light Source (CLS) presso l’Università del Saskatchewan per prevedere la resistenza di un nuovo acciaio.

Hanno puntato la luce di sincrotrone della struttura su un piccolo cubo di acciaio e hanno analizzato il modello di diffrazione che produceva quando i potenti raggi X lo attraversavano. Ciò ha creato dati sulla struttura cristallina dell’acciaio che i ricercatori hanno utilizzato per prevederne le proprietà del materiale, inclusa la resistenza, attraverso un modello analitico.

Il team ha scoperto che queste previsioni corrispondevano esattamente ai dati dei tradizionali test di laboratorio che richiedono molto tempo.

Il metodo del team offre un nuovo modo per prevedere la resistenza allo snervamento per acciai complessi altamente legati. Il processo potrebbe anche aiutare a progettare nuovi acciai attraverso una migliore comprensione della relazione tra la microstruttura di un acciaio e le sue proprietà meccaniche.

Non solo il metodo basato sul sincrotrone per l’analisi dell’acciaio era affidabile quanto i test tradizionali, ma era molto più veloce e richiedeva molto meno materiale.

“Possiamo ottenere informazioni complete sulle microstrutture cristalline dal sincrotrone in un’ora, invece di dedicare un paio di mesi a vari test di laboratorio”, ha affermato. I loro risultati sono stati pubblicati di recente nel Giornale di ricerca e tecnologia sui materiali.

Questo metodo di test rapido e accurato basato sul sincrotrone potrebbe essere estremamente utile per l’industria siderurgica per approssimare la resistenza degli acciai sviluppati e potrebbe far risparmiare mesi rispetto ai percorsi standard, ha affermato Singh.

“Le aziende siderurgiche producono centinaia di lotti di acciaio. Con i test di sincrotrone, potrebbero ottenere risultati precisi da ogni lotto lo stesso giorno”, ha affermato.

Andando avanti, gli sviluppatori di acciaio possono utilizzare le analisi di sincrotrone per prevedere in modo rapido e accurato la forza di nuovi prototipi di acciaio e utilizzare i dati per aiutare a identificare quali elementi di un prototipo sono utili o meno. Questo metodo più rapido per la valutazione e lo sviluppo dell’acciaio potrebbe portare all’immissione sul mercato di materiali da costruzione migliori.


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