Il metallo che ti ha portato voli economici

Ha reso possibile l’era delle vacanze all’estero a basso costo e per anni è stato ciò che ha reso la margarina spalmabile. Il nichel potrebbe non essere il metallo più appariscente, ma la vita moderna sarebbe molto diversa senza di esso.

Nel profondo delle viscere dell'University College di Londra si trova un'officina meccanica, dove i metalli vengono tagliati, torniti e modellati in strumenti e attrezzature per i vari dipartimenti scientifici.

Il professore di chimica Andrea Sella sta davanti a me con in mano uno spesso tubo lungo due metri fatto di Monel, una lega di nichel-rame. Poi lo lascia cadere a terra con un clangore assordante.

"Ciò dimostra davvero la durezza e la rigidità di questo metallo", spiega, prendendo in mano il tubo non danneggiato.

Ma un altro motivo per cui il Monel è una "lega fantastica", dice, è che resiste alla corrosione. I chimici hanno bisogno di modi per maneggiare materiali altamente reattivi - forse acidi potenti o gas come fluoro e cloro - quindi hanno bisogno di qualcosa che non reagisca con essi.

L'oro, l'argento o il platino potrebbero andare bene, ma immagina il prezzo di un tubo d'oro lungo 2 metri. Il nichel, al contrario, è economico e abbondante, quindi emerge ovunque dove la corrosione è un problema: dalle spatole dei chimici al rivestimento protettivo delle ruote dentate delle biciclette.

Ma il nichel può produrre altre leghe molto più particolari del Monel, Sella è ansioso di spiegare.

Prendi Invar, una lega di nichel e ferro. La sua caratteristica unica è che difficilmente si espande o si contrae con i cambiamenti di temperatura, una proprietà che risulta molto utile negli strumenti e negli orologi di precisione, il cui funzionamento può essere interferito dalla "dilatazione termica" di altri metalli più bassi.

Poi c'è il Nitinol.

Sella produce un filo a forma di graffetta, ma è troppo facile deformarlo per poter essere utilizzato per tenere insieme i fogli di carta. Lo strazia tra le dita, poi lo immerge in una tazza di acqua bollente. Si contorce subito... e si trasforma nuovamente in una perfetta graffetta.

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Dimostrazione del nichel

Il nitinol ha una memoria speciale per la forma in cui si è formato per la prima volta. E la sua composizione può essere modificata, in modo che ad una particolare temperatura ritorni sempre alla forma originale. Ciò significa, ad esempio, che uno stent in Nitinol arrotolato può essere inserito in un vaso sanguigno. Quando raggiunge la temperatura corporea, lo stent si apre, consentendo al sangue di fluire attraverso di esso.

Ma tutte queste leghe perdono importanza rispetto a una classe speciale di leghe, così speciali da essere chiamate "superleghe". Queste sono le leghe che hanno reso possibile l'era del getto.

I primi motori a reazione furono sviluppati simultaneamente negli anni '30 e '40, da Frank Whittle nel Regno Unito e da Hans von Ohain in Germania, entrambi su fronti opposti di una corsa agli armamenti in accelerazione.

Quei motori, realizzati in acciaio, presentavano gravi carenze.

"Non avevano la capacità di superare la temperatura di circa 500°C", spiega Mike Hicks, responsabile dei materiali presso Rolls-Royce, il più grande produttore di turbine a reazione del Regno Unito. "La sua forza diminuisce abbastanza rapidamente e la sua resistenza alla corrosione non è buona."

In risposta, il team Rolls-Royce che riprese il lavoro di Whittle negli anni '40 tornò al tavolo da disegno, su cui era fissata la tavola periodica.

Il tungsteno era troppo pesante. Il rame si è fuso a una temperatura troppo bassa. Ma il nichel, con un po' di cromo mescolato, era la ricetta di Riccioli d'oro. Tollera le alte temperature, era robusto, resistente alla corrosione, economico e leggero.

Oggi, i discendenti di queste prime superleghe forniscono ancora la maggior parte della parte posteriore delle turbine, sia quelle utilizzate sugli aerei a reazione, sia quelle utilizzate nella produzione di energia.

"Le pale della turbina devono funzionare nella parte più calda del motore, che gira a una velocità molto elevata", afferma il collega di Hicks Neil Glover, capo della ricerca sulla tecnologia dei materiali presso Rolls-Royce.

"Ognuna di queste pale estrae la stessa potenza del motore di un'auto da corsa di Formula 1, e ce ne sono 68 nel cuore del moderno motore a turbina a gas."