Los científicos dicen que han ideado una nueva forma de probar materiales que permite hacer predicciones sobre su ductilidad, produciendo potencialmente metales casi «irrompibles» para usar con componentes en una variedad de aplicaciones.
Basándose en los principios de la mecánica cuántica, el nuevo método permite mejoras significativas al mejorar las predicciones sobre la capacidad de los metales para adoptar formas más delgadas manteniendo su resistencia.
Según los investigadores implicados en este descubrimiento, el nuevo método ha demostrado ser muy eficaz para metales utilizados en aplicaciones de alta temperatura y podría ayudar a industrias como la aeroespacial y otros campos a realizar pruebas de diferentes materiales más rápidamente.
El descubrimiento fue informado por científicos del Laboratorio Nacional Ames en colaboración con la Universidad Texas A&M.
El nuevo enfoque, basado en la mecánica cuántica, ya ha demostrado su eficacia en aleaciones refractarias de múltiples elementos, un grupo de materiales que a menudo carecen de la ductilidad necesaria para su uso en las difíciles condiciones de la tecnología de fusión, aplicaciones aeroespaciales y otras aplicaciones en las que los metales deben poder para soportar temperaturas Máxima.
Los problemas asociados con la ductilidad de los metales han sido un desafío para este tipo de industrias durante varias décadas, ya que todavía es difícil predecir los umbrales de deformación de un metal sin comprometer su dureza. Esto ha llevado a muchas industrias a recurrir al método de prueba y error, lo que también plantea problemas debido a los costos de material asociados con las pruebas repetidas y la cantidad de tiempo que requiere.
La extrañeza de la deformación atómica local.
Un factor oculto detrás de estos problemas tiene que ver con el hecho de que todos los materiales poseen estructuras atómicas con un grado sorprendente de diversidad. Cada átomo tiene una forma diferente de un átomo a otro, y estos átomos se adaptan constantemente para adaptarse a los espacios que ocupan, dando lugar a un fenómeno conocido como distorsión atómica local.
Según Prashant Singh, el científico del Laboratorio Ames que dirigió el esfuerzo de diseño teórico, él y sus colegas, incluido Gaoyuan Ouyang, también científico del Laboratorio Ames que dirigió los esfuerzos experimentales del equipo, incorporaron la deformación atómica local en su análisis de materiales para determinar su fuerza potencial. y ductilidad.
Los métodos actuales para realizar tales pruebas «no son muy efectivos para distinguir entre sistemas blandos y frágiles para pequeños cambios de composición», dice Singh. Sin embargo, él y su equipo «pueden capturar detalles tan no triviales porque ahora hemos agregado una ventaja de la mecánica cuántica al enfoque que faltaba».
El camino hacia los metales irrompibles
Singh dice que el método nuevo y altamente eficiente que él y sus colegas desarrollaron puede probar miles de sustancias individuales en un período de tiempo muy corto. Esto permite hacer predicciones sin precedentes sobre qué diferentes materiales y combinaciones de ellos son dignos de experimentos adicionales.
La velocidad y eficiencia del nuevo proceso desarrollado por Singh y sus colegas reduce significativamente el tiempo necesario para realizar las pruebas, lo que ha obstaculizado los esfuerzos anteriores, y también reduce la presión sobre los recursos.
Las pruebas se realizaron en una serie de posibles materiales conocidos como aleaciones refractarias de elementos múltiples o RMPEA. Estas aleaciones son muy adecuadas para su uso en aplicaciones de alta temperatura, incluidos reactores nucleares, sistemas de propulsión y una variedad de otras aplicaciones.
«Los metales dúctiles previstos sufrieron deformaciones significativas bajo altas tensiones, mientras que el metal frágil se agrietó bajo cargas similares, lo que confirma la solidez del nuevo método de la mecánica cuántica», dijo Ouyang sobre las pruebas de validación del equipo.
El equipo describe su nuevo trabajo innovador y su uso potencial en la creación de metales casi irrompibles en un artículo titulado «Una medida de ductilidad para aleaciones multielementos basada en la resistencia refractaria.”, que fue publicado recientemente en la revista Acta Materialia.
Micah Hanks es editor en jefe y cofundador de The Debrief. Se le puede contactar por correo electrónico a [email protected]. Sigue su trabajo en micahhanks.com Y el décimo: @mikahanks.
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