Los investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore se han sumergido a la escala atómica para resolver cada "agitación y movimiento" del movimiento atómico que subyace a la resistencia del metal.
En una primera serie de simulaciones por computadora enfocadas en el tantalio metálico, el equipo predijo que, al alcanzar ciertas condiciones críticas de esfuerzo, la plasticidad del metal la capacidad de cambiar de forma bajo carga alcanza sus límites. Se alcanza un límite cuandoLos defectos cristalinos conocidos como dislocaciones ya no pueden aliviar las cargas mecánicas, y otro mecanismo, el hermanamiento o la reorientación repentina de la red cristalina, se activa y se convierte en el modo dominante de respuesta dinámica.
La investigación aparece en la edición del 27 de septiembre de Naturaleza como una publicación anticipada en línea.
Las propiedades de resistencia y plasticidad de un metal se definen por dislocaciones, defectos de línea en la red cristalina cuyo movimiento provoca el deslizamiento del material a lo largo de los planos de cristal. La teoría de la dislocación de cristales se desarrolló por primera vez en la década de 1930, y muchas investigaciones desde entonces se han centrado en la dislocacióninteracciones y su papel en el endurecimiento del metal, en el que la deformación continua aumenta la resistencia del metal al igual que un herrero golpeando el acero con un martillo. Las mismas simulaciones sugieren fuertemente que el metal no puede fortalecerse para siempre.
"Predecimos que el cristal puede alcanzar un estado final en el que fluye indefinidamente después de alcanzar su fuerza máxima", dijo Vasily Bulatov, autor principal del artículo de LLNL. "Los herreros antiguos sabían esto intuitivamente porque el truco principal que usaron para fortalecersus partes metálicas debían martillarlas repetidamente desde diferentes lados, tal como lo hacemos en nuestra simulación de amasado de metal ".
Debido a los límites severos en las escalas de longitud y tiempo accesibles, durante mucho tiempo se pensó que era imposible o incluso impensable usar simulaciones atomísticas directas para predecir la resistencia del metal. Aprovechar al máximo las instalaciones de HPC líderes en el mundo de LLNL a través de una subvención del Gran Desafío de Computación del LaboratorioEn el programa, el equipo demostró que no solo son posibles tales simulaciones, sino que brindan una gran cantidad de observaciones importantes sobre los mecanismos fundamentales de respuesta dinámica y los parámetros cuantitativos necesarios para definir modelos de resistencia importantes para el Programa de Administración de Arsenales. La Administración de Arsenales garantiza la seguridad y la seguridad.fiabilidad de las armas nucleares sin pruebas.
"Podemos ver la red cristalina en todos los detalles y cómo cambia a través de todas las etapas en nuestras simulaciones de resistencia metálica", dijo Bulatov. "Un ojo entrenado puede detectar defectos e incluso caracterizarlos hasta cierto punto con solo mirar la red.Pero la complejidad emergente de la microestructura del metal abruma fácilmente el ojo, lo que nos impulsó a desarrollar métodos precisos para revelar defectos en los cristales que, después de aplicar nuestras técnicas, dejan solo los defectos y eliminan por completo el cristal sin defectos perfecto restante.enrejado.
El equipo de investigación desarrolló las primeras simulaciones atomísticas completamente dinámicas de la respuesta de resistencia plástica del tántalo monocristal sometido a deformación de alta velocidad. A diferencia de los enfoques computacionales para la predicción de resistencia, las simulaciones de dinámica molecular atomística se basan solo en un potencial de interacción interatómica, resuelven cada "jiggle"y meneo "del movimiento atómico y reproducen dinámicas de materiales con detalles atomísticos completos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional Lawrence Livermore . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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