Un nuevo tratamiento probado en una aleaci\u00f3n de acero de alta calidad produce una fuerza y una plasticidad extraordinarias, dos caracter\u00edsticas que normalmente deben equilibrarse en lugar de combinarse.<\/p>\n\n\n\n
Los granos de metal ultrafinos que el tratamiento produce en la capa m\u00e1s externa de acero parecen estirarse, rotar y luego alargarse bajo tensi\u00f3n, confiriendo una superplasticidad de una manera que los investigadores de la Universidad de Purdue no pueden explicar por completo.<\/p>\n\n\n\n
Los investigadores trataron T-91, una aleaci\u00f3n de acero modificada que se usa en aplicaciones nucleares y petroqu\u00edmicas, pero dijeron que el tratamiento podr\u00eda usarse en otros lugares donde el acero fuerte y d\u00factil ser\u00eda beneficioso, como ejes de autom\u00f3viles, cables de suspensi\u00f3n y otros componentes estructurales. .<\/p>\n\n\n\n
La investigaci\u00f3n, que se realiz\u00f3 en colaboraci\u00f3n con los Laboratorios Nacionales Sandia y ha sido patentada, apareci\u00f3 el mi\u00e9rcoles (31 de mayo) en Science Advances.<\/p>\n\n\n\n
M\u00e1s intrigantes incluso que el resultado inmediato de una variante m\u00e1s fuerte y pl\u00e1stica del T-91 son las observaciones realizadas en Sandia que muestran las caracter\u00edsticas de lo que el equipo llama un \u00abnanolaminado\u00bb de granos de metal ultrafinos que el tratamiento cre\u00f3 en una regi\u00f3n que se extiende desde el superficie hasta una profundidad de unas 200 micras.<\/p>\n\n\n\n
Las im\u00e1genes de microscop\u00eda muestran una deformaci\u00f3n inesperada del acero tratado, denominado G-T91 (o gradiente T91), ya que est\u00e1 sujeto a un estr\u00e9s creciente, dijo Xinghang Zhang , autor principal y profesor de la Escuela de Ingenier\u00eda de Materiales de Purdue.<\/p>\n\n\n\n
\u201cEste es un proceso complejo, y la comunidad de investigaci\u00f3n no ha visto este fen\u00f3meno antes\u201d, dijo Zhang. \u201cPor definici\u00f3n, el G-T91 muestra superplasticidad, pero el mecanismo exacto que permite esto no est\u00e1 claro\u201d.<\/p>\n\n\n\n
Los metales como el acero pueden parecer monol\u00edticos a simple vista, pero cuando se ampl\u00edan mucho, una barra de metal se revela como un conglomerado de cristales individuales llamados granos.<\/p>\n\n\n\n
Cuando un metal se somete a tensi\u00f3n, los granos pueden deformarse de tal manera que la estructura met\u00e1lica se mantiene sin romperse, lo que permite que el metal se estire y doble. Los granos m\u00e1s grandes pueden acomodar una mayor tensi\u00f3n que los granos m\u00e1s peque\u00f1os, la base de una compensaci\u00f3n fija entre los metales deformables de grano grande y los metales fuertes de grano peque\u00f1o.<\/p>\n\n\n\n
En el art\u00edculo de Science Advances , el autor principal Zhongxia Shang , ex estudiante de posgrado en el laboratorio de Zhang, us\u00f3 tensiones de compresi\u00f3n y cizallamiento para romper granos grandes en la superficie de una muestra T-91 en granos m\u00e1s peque\u00f1os. Una secci\u00f3n transversal de la muestra muestra que el tama\u00f1o de los granos aumenta desde la superficie, donde los granos ultrafinos m\u00e1s peque\u00f1os tienen un tama\u00f1o inferior a 100 nan\u00f3metros, hacia el centro del material, donde los granos son de 10 a 100 veces m\u00e1s grandes.<\/p>\n\n\n\n
La muestra G-T91 modificada ten\u00eda un l\u00edmite el\u00e1stico de alrededor de 700 megapascales, una unidad de esfuerzo de tensi\u00f3n, y soport\u00f3 una deformaci\u00f3n uniforme de alrededor del 10 %, una mejora significativa con respecto a la fuerza y plasticidad combinadas que se pueden alcanzar con el T-91 est\u00e1ndar.<\/p>\n\n\n\n
\u201cEsta es la belleza de la estructura; el centro es blando para que pueda sostener la plasticidad pero, al introducir el nanolaminado, la superficie se ha vuelto mucho m\u00e1s dura\u201d, dijo Shang, ahora cient\u00edfico del personal de investigaci\u00f3n en el Centro de Nanotecnolog\u00eda Birck de Purdue. \u201cSi luego creas este gradiente, con los granos grandes en el centro y los nanogranos en la superficie, se deforman sin\u00e9rgicamente. Los granos grandes se encargan del estiramiento y los granos peque\u00f1os acomodan el estr\u00e9s. Y ahora puedes hacer un material que tenga una combinaci\u00f3n de resistencia y ductilidad\u201d.<\/p>\n\n\n\n
Si bien el equipo de investigaci\u00f3n hab\u00eda planteado la hip\u00f3tesis de que el G-T91 nanoestructurado en gradiente funcionar\u00eda mejor que el T-91 est\u00e1ndar, las im\u00e1genes de microscop\u00eda electr\u00f3nica de barrido tomadas a intervalos durante las pruebas de tensi\u00f3n revelan un misterio.<\/p>\n\n\n\n
Las im\u00e1genes de difracci\u00f3n de retrodispersi\u00f3n de electrones tomadas con un microscopio electr\u00f3nico de barrido en Sandia muestran c\u00f3mo los granos en el nanolaminado del G-T91 cambian a intervalos crecientes de tensi\u00f3n real, una medida de plasticidad, de 0% a 120%. Al comienzo del proceso, los granos son verticales, con una forma que el equipo describe como lenticular. Pero a medida que aumenta la tensi\u00f3n, parecen estirarse en una forma m\u00e1s globular, luego rotan y, finalmente, se alargan horizontalmente.<\/p>\n\n\n\n
Zhang dijo que las im\u00e1genes muestran la interfaz entre los granos, llamada l\u00edmite de grano, movi\u00e9ndose, permitiendo que los granos se estiren y giren y permitiendo que el acero se deforme pl\u00e1sticamente. El equipo obtuvo fondos de la Fundaci\u00f3n Nacional de Ciencias para investigar las reglas que rigen este movimiento en los l\u00edmites de los granos, lo que podr\u00eda permitir comprender el intrigante comportamiento de deformaci\u00f3n de los materiales degradados.<\/p>\n\n\n\n
\u201cSi sabemos c\u00f3mo se mueven y por qu\u00e9 se mueven, tal vez podamos encontrar una mejor manera de organizar los granos. Todav\u00eda no sabemos c\u00f3mo hacerlo, pero ha abierto un potencial muy interesante\u201d, dijo Zhang.<\/p>\n\n\n\n
\u00abAcero de nanoestructura de gradiente con plasticidad de tracci\u00f3n superior\u00bb fue posible gracias al apoyo de la Fundaci\u00f3n Nacional de Ciencias. La investigaci\u00f3n realizada en Sandia fue apoyada por una propuesta de usuario en el Centro de Nanotecnolog\u00edas Integradas, una instalaci\u00f3n de usuarios de la Oficina de Ciencias operada por la Oficina de Ciencias del Departamento de Energ\u00eda de EUA. A Zhang y Shang se unieron Tianyi Sun, Jie Ding, Nicholas A. Richter y Haiyan Wang en Purdue, y los investigadores de Sandia Nathan M. Heckman, Benjamin C. White, Brad L. Boyce y Khalid Hattar, quienes recibieron el apoyo del Departamento de Estado de EUA de Energ\u00eda Oficina de Ciencias B\u00e1sicas de la Energ\u00eda.<\/p>\n\n\n\n
Zhang revel\u00f3 su innovaci\u00f3n a la Oficina de Comercializaci\u00f3n de Tecnolog\u00eda de la Fundaci\u00f3n de Investigaci\u00f3n Purdue, que solicit\u00f3 y recibi\u00f3 una patente para proteger la propiedad intelectual.<\/p>\n\n\n\n
Fuente: https:\/\/reportacero.com\/producen-tratamiento-que-crea-aleaciones-de-acero-con-mayor-fuerza-y-plasticidad\/<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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