Los materiales duros como el nitruro de cromo se usan como recubrimientos de protección contra el desgaste y la corrosión en una amplia gama de aplicaciones, incluido el corte de metales. Ahora, los investigadores de la Agencia de Ciencia, Tecnología e Investigación de Singapur A * STAR han descubierto exactamente cómo se comportan dichos materiales cuandoutilizado en situaciones de alto estrés, allanando el camino para producir recubrimientos aún mejores.
Una forma de mejorar la resistencia al desgaste de un material es aumentar su dureza. Esto depende principalmente de la fuerza que puede soportar antes de que comience a deformarse permanentemente. En la mayoría de los materiales cristalinos, esta deformación ocurre cuando los defectos, conocidos como dislocaciones, comienzan amoverse a través de la estructura cristalina de un material.
Los materiales de recubrimiento utilizados actualmente son muy frágiles, con una tenacidad solo un poco mayor que la de los vidrios de ventanas. Además, investigaciones anteriores han demostrado que es muy difícil romper cristales que son extremadamente pequeños. Así que Shiyu Liu de A * STAREl Instituto de Tecnología de Fabricación de Singapur y sus colaboradores han utilizado este efecto para estudiar cómo se podrían deformar los recubrimientos basados en nitruro de cromo.
Los investigadores primero hicieron pilares microscópicos del material, de aproximadamente 380 nanómetros de diámetro. Luego los comprimieron usando un punzón plano de diamante en un microscopio electrónico de barrido a temperaturas de hasta 500 grados Celsius, y estudiaron sus respuestas.
Descubrieron que si los recubrimientos a base de nitruro de cromo están hechos con granos muy finos, cada uno de aproximadamente 10 nanómetros de ancho, con cada grano separado por una fase límite de grano delgado, la fuerza requerida para deformar tales materiales aumentará dramáticamente. De hecho, la deformacióncomenzó con tensiones mucho más altas de lo esperado, y cerca del valor máximo teórico de los cálculos. El equipo de Liu ha demostrado que este aumento ocurrió cuando los granos se volvieron tan pequeños que no contenían dislocaciones, por lo que las fuerzas aplicadas tuvieron que ser suficientemente grandes.para formar nuevas dislocaciones dentro de los granos.
Durante mucho tiempo se había pensado que la fase límite de grano delgado sería el factor principal para determinar las propiedades del material. Sin embargo, los investigadores han demostrado que este no era el caso, proporcionando una manera de hacer un material duro de manera confiable.
Los resultados muestran que la formación de una microestructura de grano fino podría proporcionar un recubrimiento cerámico con mayor dureza y tenacidad a la fractura. "Este podría ser un enfoque viable para el desarrollo de recubrimientos protectores superduros y duros para altas temperaturas y altas temperaturas.-presiones ", dice Liu.
El equipo planea utilizar los resultados en aplicaciones avanzadas de fabricación e ingeniería, como recubrimientos protectores en herramientas de mecanizado de alta velocidad para aleaciones a base de titanio y níquel.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Agencia de Ciencia, Tecnología e Investigación A * STAR . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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