CrCoNi è una super lega metallica di recente scoperta.
Si tratta del materiale più resistente al mondo. Il materiale è formato da cromo, cobalto e nichel. Quando si raffredda, esso aumenta la sua durezza e supera la resistenza dell’acciaio di almeno 5 volte. Queste caratteristiche sono in contrasto con la maggior parte degli altri materiali esistenti.
A fare l’incredibile scoperta è stato un team coordinato dai ricercatori del Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) e dell’Oak Ridge National Laboratory. Su Science stato in seguito pubblicato uno studio al riguardo che descrive i risultati ottenuti.
Il professor Easo George, co-leader del progetto e titolare della Cattedra di teoria e lo sviluppo di leghe avanzate presso l’Università del Tennessee, ha dichiarato tramite alcune dichiarazioni riportate da Lega Nerd: “Quando si progettano materiali strutturali, si vuole che siano forti ma anche duttili e resistenti alla frattura. In genere, si tratta di un compromesso tra queste proprietà. Ma questo materiale è entrambe le cose e, invece di diventare fragile a basse temperature, diventa più duro”.
Che cos’è realmente il CrCoNi?
Il CrCoNi è un sottoinsieme di classi di metalli denominati leghe ad alta entropia. Tutte le leghe che utilizziamo al giorno d’oggi posseggono una percentuale elevata di un elemento con l’aggiunta di quantità inferiori di altri elementi. Tuttavia, le leghe ad alta entropia (conosciute anche come HEA) sono composte da una miscela uguale di ogni elemento costituente.
Il resoconto di Robert Ritchie
Robert Ritchie è ingegnere meccanico del Berkeley National Laboratory e dell’Università della California, a Berkeley. Questo un suo resoconto da parte dell’esperto sugli ultimi esperimenti effettuati su CrCoNi riportato da Science Alert: “La tenacità di questo materiale vicino alle temperature dell’elio liquido (20 Kelvin, [-253 °C, -424 °F] ) arriva fino a 500 megapascal metri quadrati di radice. Nelle stesse unità, la tenacità di un pezzo di silicio è una, la struttura in alluminio negli aerei passeggeri è di circa 35 e la tenacità di alcuni dei migliori acciai è di circa 100. Quindi, 500, è un numero sbalorditivo”.
La verità sulla resistenza delle leghe
Nel loro articolo i ricercatori ritengono che “queste leghe sviluppino la resistenza alla frattura attraverso una progressiva sinergia di meccanismi di deformazione, scivolamento della dislocazione, formazione di faglie di impilamento, nanotwinning e trasformazione di fase, che agiscono di concerto per prolungare l’incrudimento che contemporaneamente aumenta la forza e la duttilità, portando a un’eccezionale tenacità”.
Il nanotwinning è un fenomeno complesso che, come spiega il portale Physics World, consiste in una variazione di un noto fenomeno nei metalli chiamato gemellaggio, in cui si forma un tipo specifico di difetto quando una parte della struttura cristallina cambia il suo orientamento. Da precisare come tempo addietro Ritchi e George hanno effettuato esperimenti anche su un’altra lega contenente ferro e manganese, chiamata CrMnFeCoNi.
Gli HEA: una ricerca “calda”
Come informa El Mundo, gli HEA sono stati un’area di ricerca calda da quando sono stati sviluppati per la prima volta circa 20 anni fa, ma la tecnologia necessaria per spingere i materiali al limite nei test estremi non era disponibile fino a poco tempo fa. Sui social molti utenti hanno commentato con entusiasmo la scoperta di una nuova super lega come il CrConi. Alcuni di loro lo hanno simpaticamente accostato al vibranio, lega metallica immaginaria dell’universo Marvel. Anche lo scudo di Captain America è formato da questo durissimo e potentissimo metallo.
Come potrà essere utilizzata?
I progressi ottenuti in questo periodo sono stati senza dubbio sorprendenti, ma l’utilizzo nella quotidianità di queste leghe potrebe essere ancora lontano. Ad avvertire di ciò è Ritchie che hanno detto: “Quando si vola su un aereo, si vorrebbe sapere che a salvarci dalla caduta a 40.000 piedi è una lega sviluppata solo pochi mesi fa? Oppure vorreste che i materiali fossero maturi e ben compresi? Ecco perché i materiali strutturali possono richiedere molti anni, persino decenni, per essere utilizzati davvero”.
George però prevede che la nuova super lega potrebbe essere usata in condizioni estreme, se non distruttive, per le altre leghe standard, come nello spazio o in ambienti con temperature gelide.
