El proyecto Super Steel dirigido por el profesor Huang Mingxin en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Hong Kong HKU, con colaboradores en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley LBNL, ha logrado un avance importante en su nuevo acero super D&P producido utilizando un nuevo método deformado y particionado para mejorar en gran medida su resistencia a la fractura mientras mantiene una resistencia súper fuerte para aplicaciones industriales avanzadas.
Los hallazgos fueron publicados en ciencia el 8 de mayo de 2020 en el documento titulado "Fabricación de acero ultrafuerte resistente por delaminación de límite de grano".
El acero es una aleación común. Los científicos e ingenieros de materiales buscan continuamente desarrollar materiales de acero de nueva generación que sean más fáciles de extender y alargar ductilidad en diferentes formas y estructuras, mayor resistencia a la deformación resistencia y fractura tenacidad, ligero en peso y bajo en costo de producción.
La tarea ha sido difícil. La visión convencional es que aumentar el rendimiento de una propiedad metálica, ya sea en resistencia, ductilidad o tenacidad, socavará una o más de las otras. Por ejemplo, un aumento en la resistencia inevitablemente hará que el metalmás frágil conocido como equilibrio entre resistencia y tenacidad o menos flexible para extenderse o alargarse en diferentes formas equilibrio entre resistencia y ductilidad.
"En este último avance en acero súper D&P, logramos una combinación de resistencia y tenacidad sin precedentes que puede abordar un desafío importante en aplicaciones industriales críticas para la seguridad: lograr una tenacidad a la fractura extremadamente alta para evitar una fractura prematura catastrófica demateriales estructurales. El avance también cambia la visión convencional de que alcanzar una alta resistencia será a expensas del deterioro de la tenacidad, lo que invariablemente conduce a la fragilidad de los materiales estructurales y limita en gran medida su aplicación ", dijo el profesor Huang.
El equipo había elevado anteriormente significativamente el rendimiento de resistencia y ductilidad del acero D&P Nota 1, por lo tanto, el acero súper D&P alcanza un excelente rendimiento en las tres propiedades metálicas a un nivel alto sin precedentes que ningún material de acero había alcanzado antes.
Se han presentado varias patentes en EE. UU., UE y China. El equipo se ha puesto en contacto con socios industriales para generar prototipos de cable de puente de alta resistencia, chaleco antibalas y resorte de automóvil con el súper acero para realizar más pruebas y ensayos.El último avance en el acero D&P, realizado en colaboración con el equipo de investigación del profesor Robert O. Ritchie en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley LBNL y UC Berkeley, da como resultado que el acero tenga un límite elástico contra la deformación de ~ 2GPa, una fractura superiortenacidad de 102MPažm½, y un buen alargamiento uniforme del 19%.
El equipo también ha realizado un importante descubrimiento científico en la estructura del acero súper D&P. El acero súper tiene una característica de fractura única en la que se forman múltiples microgrietas debajo de la superficie principal de la fractura, a través de un novedoso "inducido de alta resistenciaMecanismo de endurecimiento de deslaminación múltiple. Estas microgrietas pueden absorber eficazmente la energía de fuerzas aplicadas externamente, lo que da como resultado una resistencia de tenacidad mucho mayor en comparación con los materiales de acero existentes.
Actualmente, el acero de alta resistencia para cables de puente tiene un límite elástico inferior a 1.7 GPa ~, y una tenacidad a la fractura inferior a 65 MPažm½; el acero blindado de alta resistencia utilizado en automóviles blindados tiene una combinación similar de resistencia máxima - tenacidad.el acero D&P puede lograr eso, por lo tanto, es mucho más alto que el de los materiales de acero existentes, mientras que mantiene una resistencia súper fuerte.
El alambre de piano de acero, por ejemplo, tiene una resistencia ultraalta que varía de 2.6 a 2.9 GPa para resistir la deformación y mantener el instrumento afinado, lo que se logra a expensas de la tenacidad y, a su vez, es muy frágil.
Mientras tanto, el costo de las materias primas del acero D&P es solo el 20% del acero de maraging utilizado actualmente en el sector aeroespacial por ejemplo, Grado 300, cuya resistencia a la fluencia y tenacidad de inicio de fractura son 1.8 GPa y 70 MPaž m½, respectivamente.
"El acero D&P tiene otras ventajas, como el procesamiento industrial simple y el bajo costo de las materias primas. Se puede producir mediante procesos convencionales de laminado y recocido, por lo que no se requieren rutas de fabricación complejas ni equipos especiales", dijo Miss Li LIU, laprimer autor del artículo de la revista y estudiante de doctorado supervisado por el profesor Huang.
"Hemos dado un gran paso más cerca de la industrialización del novedoso súper acero. Demuestra un gran potencial para ser utilizado en diversas aplicaciones, incluidos chalecos antibalas superiores, cables de puente, automóviles ligeros y vehículos militares, aeroespaciales y pernos y tuercas de alta resistenciaen la industria de la construcción ", agregó el profesor Huang.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por La Universidad de Hong Kong . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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