L'article de Song, Y. et al. Nature 638, 965–971 (2025) presenta un nou aliatge superelàstic basat en titani-alumini-crom (Ti-Al-Cr). Aquest material combina alta resistència mecànica, lleugeresa i capacitat de recuperació elàstica, obrint noves possibilitats per aplicacions espacials, biomèdiques i estructurals.
L’aliatge Ti-Al-Cr utilitza una transformació de fase mecànicament assistida que permet deformacions reversibles sense pèrdua de resistència. La seva estructura en fase B2 és similar als Ti-Ni (nitinols), però amb menor pes i impacte ambiental.
L'aliatge Ti-Al-Cr representa una innovació en materials avançats, combinant lleugeresa, resistència i una àmplia superelasticitat. Aquest descobriment podria tenir un impacte significatiu en diverses indústries, des de la medicina fins a l'exploració espacial.
Referència: Song, Y. et al. Nature 638, 965–971 (2025).
Un aliatge de Ti-Al-Cr té una resistència crítica de 800 MPa. Si una barra cilíndrica d'aquest material té un diàmetre de 5 cm i suporta una força de 100.000 N, determinar si la tensió aplicada supera el límit crític.
Un fil d'aliatge Ti-Al-Cr té una longitud inicial de 2 metres i pot recuperar una deformació de 5%. Quina és la màxima elongació abans que torni a la seva mida original?
Un component de naus espacials fet d'aliatge Ti-Al-Cr opera entre 4,2 K i 400 K. Si el coeficient d'expansió tèrmica és \( \alpha = 9.5 \times 10^{-6} \) K\(^{-1}\) i la mida inicial és 1,5 m, calcular la variació de longitud en aquest rang de temperatura.
Pas 1: Calculem l'àrea de la secció transversal de la barra.
\( A = \pi r^2 \) amb \( r = \frac{5}{2} = 2.5 \) cm = 0.025 m
\( A = \pi (0.025)^2 = 0.0019635 \) m²
Pas 2: Calculem la tensió aplicada.
\( \sigma = \frac{F}{A} = \frac{100000}{0.0019635} = 50.92 \) MPa
Conclusió: La tensió aplicada (50.92 MPa) és menor que la resistència crítica (800 MPa), per tant, l'aliatge suporta la càrrega.
Pas 1: La màxima deformació recuperable és del 5%.
\( \Delta L = \varepsilon \times L_0 = 0.05 \times 2 = 0.1 \) m = 10 cm
Conclusió: El fil es pot allargar 10 cm abans de recuperar la seva mida original.
Pas 1: Utilitzem la fórmula d'expansió tèrmica lineal.
\( \Delta L = L_0 \alpha \Delta T \) amb \( \Delta T = 400 - 4.2 = 395.8 \) K
\( \Delta L = (1.5)(9.5 \times 10^{-6})(395.8) \)
\( \Delta L = 5.64 \) mm
Conclusió: El component s’expandeix 5.64 mm en aquest interval de temperatura.