Metal matrix composites reinforced by nano-particles are very promising materials, suitable for a large number of applications. These composites consist of a metal matrix filled with nano-particles featuring physical and mechanical properties very different from those of the matrix. The nano-particles can improve the base material in terms of wear resistance, damping properties and mechanical strength. Different kinds of metals, predominantly Al, Mg and Cu, have been employed for the production of composites reinforced by nano-ceramic particles such as carbides, nitrides, oxides as well as carbon nanotubes. The main issue of concern for the synthesis of these materials consists in the low wettability of the reinforcement phase by the molten metal, which does not allow the synthesis by conventional casting methods. Several alternative routes have been presented in literature for the production of nano-composites. This work is aimed at reviewing the most important manufacturing techniques used for the synthesis of bulk metal matrix nanocomposites. Moreover, the strengthening mechanisms responsible for the improvement of mechanical properties of nano-reinforced metal matrix composites have been reviewed and the main potential applications of this new class of materials are envisaged.

Selective laser melting is an additive manufacturing method based on local melting of a metal powder bed by a high power laser beam. Fast laser scans are responsible for severe thermal gradients and high cooling rates which produce complex hydrodynamic fluid flow. These phenomena affect crystal growth and orientation and are believed to be the cause of material spattering and microstructural defects, e.g. pores and incompletely melted particles. In this work, the microstructure and texture of 316L bars built along two different orientations and the effect of different distribution of defects on their mechanical response and failure mechanisms were investigated. Partially molten powder particles are believed to be responsible for the scattering in elongation to failure, reduced strength, and premature failure of vertical samples.

The search for a degradable metal simultaneously showing mechanical properties equal or higher to that of stainless steel and uniform degradation is still an open challenge. Several magnesium-based alloys have been studied, but their degradation rate has proved to be too fast and rarely homogeneous. Fe-based alloys show appropriate mechanical properties but very low degradation rate. In the present work, four novel Zn–Mg and two Zn–Al binary alloys were investigated as potential biodegradable materials for stent applications. The alloys were developed by casting process and homogenized at 350 °C for 48 h followed by hot extrusion at 250 °C. Tube extrusion was performed at 300 °C to produce tubes with outer/inner diameter of 4/1.5 mm as precursors for biodegradable stents. Corrosion tests were performed using Hanks׳ modified solution. Extruded alloys exhibited slightly superior corrosion resistance and slower degradation rate than those of their cast counterparts, but all had corrosion rates roughly half that of a standard purity Mg control. Hot extrusion of Zn–Mg alloys shifted the corrosion regime from localized pitting to more uniform erosion, mainly due to the refinement of second phase particles. Zn–0.5Mg is the most promising material for stent applications with a good combination of strength, ductility, strain hardening exponent and an appropriate rate of loss of mechanical integrity during degradation. An EBSD analysis in the vicinity of the laser cut Zn–0.5Mg tube found no grain coarsening or texture modification confirming that, after laser cutting, the grain size and texture orientation of the final stent remains unchanged. This work shows the potential for Zn alloys to be considered for stent applications.

An 18-Ni 300 grade maraging steel was processed by selective laser melting and an investigation was carried out on microstructural and mechanical behaviour as a function of aging condition. Owing to the rapid cooling rate, the as-built alloy featured a full potential for precipitate strengthening, without the need of a solution treatment prior to aging. The amount of reversed austenite found in the microstructure increased after aging and revealed to depend on aging temperature and time. Similarly to the corresponding wrought counterpart, also in the selective laser-melted 18-Ni 300 alloy, aging promoted a dramatic increase in strength with respect to the as-built condition and a drop in tensile ductility. No systematic changes were found in tensile properties as a function of measured amount of austenite. It is proposed that the submicrometric structure and the phase distribution inherited by the rapid solidification condition brought by selective laser melting are such that changes in tensile strength and ductility are mainly governed by the effects brought by the strengthening precipitates, whereas the concurrent reversion of the γ-Fe phase in different amounts seems to play a minor role.