Desde las ollas y sartenes en la estufa hasta los cables que suspenden los puentes, los compuestos metálicos deben tener en cuenta una variedad de resistencia, maleabilidad y durabilidad para satisfacer las necesidades humanas. Ahora, investigadores del Instituto de Tecnología de Nagoya NITech en Japónhan aplicado la cristalografía tridimensional para visualizar cómo las partículas individuales dan forma a los compuestos, y cómo podrían manipularse para hacer mejores versiones de sí mismos
"La fuerza del material compuesto está controlada por el tamaño, la distribución espacial y la forma tridimensional de las partículas", dijo el Dr. Hisashi Sato, profesor asociado en la Escuela de Graduados de Ingeniería y en el Instituto de Investigación Fronteriza para la Ciencia de los Materiales.Colaboró en esta investigación con el profesor Yoshimi Watanabe.
Al hacer los compuestos, como extraer aleaciones de metal para hacer cables de suspensión para puentes, los materiales se presionan y estresan para romper las partículas. Las partículas se extraen en una disposición más delgada, pero deben controlarse cuidadosamente paraevite perder fuerza o volverse quebradizo. Este proceso, denominado Prensado angular de canales iguales ECAP, se conoce como "deformar" las partículas del compuesto desde su estado original.
Según el Dr. Sato, nadie había examinado el cambio de distribución de partículas por imágenes en el material compuesto deformado en tres dimensiones. El Dr. Sato y el Prof. Watanabe utilizaron la observación microestructural 3D y el análisis cristalográfico para investigar cómo las partículas cambiaron de forma y tamaño.y colocación en materiales compuestos a base de aluminio.
Descubrieron que los fragmentos deformados se redistribuyeron en la forma en que el andamiaje, la matriz, subyacente al compuesto se separó y volvió a unir, como las partículas que se reorganizan más cerca a medida que el cable de suspensión se estira porque el área de la superficie se reduceMás que eso, el Dr. Sato dijo que la distribución de partículas en el material compuesto deformado en realidad podría controlarse en función del flujo de material de su matriz.
Los investigadores también investigaron los efectos de los patrones de corte o de cambiar la dirección de la muestra para cada pase de ECAP. En la figura adjunta, la ruta A es el caso de la muestra sin rotación, y la ruta Bc es el caso de una rotación de 90 gradosy la Ruta C es el caso de una rotación de 180 grados con 4 pasadas. Descubrieron que la Ruta Bc produce el fragmento de partícula Al-Al3Ti más pequeño. Se considera que la partícula intermetálica Al3Ti se fragmenta preferentemente en una ubicación específica en el proceso de deformación, que ofreceotro nivel de control para crear un mejor grano.
Anteriormente, según el Dr. Sato, los investigadores vieron que el proceso de deformación para el compuesto Al-Al3Ti creó un mejor refinador de grano para la fundición de Al, pero no entendieron los mecanismos subyacentes a los mejores resultados. Ahora, los investigadores e ingenieros puedenser capaz de diseñar un mejor refinador de grano para la fundición de Al con un control preciso.
"La resistencia y la ductilidad del compuesto a base de metal dependen en gran medida del tamaño de partícula y la distribución espacial de la partícula", dijo el Dr. Sato. "Comprender la relación entre el tamaño de partícula, la distribución espacial de la partícula y las propiedades mecánicasdel compuesto es importante para poder diseñar el compuesto con mayor resistencia y ductilidad ".
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Materiales proporcionados por Instituto de Tecnología de Nagoya . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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