General

Metales superiores a través de irregularidades entre nanotwins


Un equipo de investigadores de la Universidad de Brown y el Instituto de Investigación de Metales de la Academia de Ciencias de China ha descubierto que la fuerza de los metales se puede aumentar significativamente al variar los límites de nanoescala dentro de la estructura atómica del metal. La investigación abre nuevas posibilidades en el desarrollo de materiales de alto rendimiento.

¿Qué es realmente un Nanotwin?

Los nanotwins en metalurgia pueden definirse como los límites lineales diminutos que bordean la red atómica de los metales que tienen estructuras cristalinas similares en cualquier superficie. El estudio de los nanotwins reveló que estos nanotwins en metales pueden ayudar a estabilizar los defectos que surgen debido a la tensión continua a nivel atómico.

Los nanotwins restringen así la acumulación de defectos asociados a la fatiga en el metal.

El artículo de investigación publicado en la revista Science explica cómo la alteración en el espacio entre los dos límites gemelos idénticos puede generar avances notables en el metal, amplificando así la resistencia y durabilidad del metal. Este nuevo descubrimiento se opone a la noción de espaciamiento regular a lo largo de toda la longitud del metal y muestra que las irregularidades pueden, de hecho, aumentar la firmeza de los átomos del metal.

El profesor Huajian Gao, codirector del trabajo de investigación en la Escuela de Ingeniería de Brown, citó que este nuevo invento abrirá las puertas a la nueva tecnología de fabricación que producirá materiales con mayor resiliencia y durabilidad.

"Este trabajo trata de lo que se conoce como material degradado, es decir, un material en el que hay una variación gradual en su composición interna", dijo Gao. “Los materiales degradados son un área de investigación candente porque a menudo tienen propiedades deseables en comparación con los materiales homogéneos. En este caso, queríamos ver si un gradiente en el espaciado de nanotwin producía nuevas propiedades ".

El experimento y sus observaciones

El equipo de investigación dirigido por el profesor Gao y sus colegas ya ha demostrado que los nanotwins en los metales pueden aumentar el potencial del material. Por ejemplo, el cobre Nanotwins en comparación con el cobre estándar normal exhibió una resistencia significativamente mayor con una resistencia a la fatiga excepcionalmente aumentada.

El estudio, sin embargo, es solo el comienzo de la investigación para examinar las consecuencias del espaciamiento irregular de nanotwin.

En el experimento, el equipo produjo cuatro componentes diferentes, con distintos espacios de nanotwin. Las muestras constituyeron diferentes proporciones de cuatro componentes que se organizaron en diferentes órdenes a lo ancho de la muestra.

La resistencia de estas muestras se examinó en función de cada muestra compuesta y también en función de la resistencia de los componentes. La prueba reveló que todos los compuestos eran mucho más resistentes que el promedio combinado de los cuatro componentes.

Algunas otras pruebas revelaron aún más el hecho de que los compuestos tenían mayores tasas de endurecimiento por trabajo.

Para comprender mejor el funcionamiento de los nanotwins, se utilizaron simulaciones por computadora que revelaron que la densidad de las dislocaciones es mucho mayor en el gradiente de cobre en comparación con el metal estándar.

El equipo de investigación tiene la esperanza de descubrir las mismas modificaciones de nanotwin en otros elementos para producir una versión mejorada de los metales.


Ver el vídeo: . Limit test for Heavy Metals. TPL (Diciembre 2021).