14:52 2023-06-01
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Tratamentul creează aliaje de oțel cu rezistență și plasticitate superioare
_ Tratamentul creează aliaje de oțel cu o calitate superioară rezistență și plasticitate
Un nou tratament testat pe un aliaj de oțel de înaltă calitate produce o rezistență și plasticitate extraordinare, două trăsături care de obicei trebuie să fie echilibrate mai degrabă decât combinate. Granulele metalice ultrafine pe care tratamentul produs în stratul exterior de oțel par să se întindă, să se rotească și apoi să se alungească sub presiune, conferind o super-plasticitate într-un mod pe care cercetătorii de la Universitatea Purdue nu îl pot explica pe deplin.
p>Cercetătorii au tratat T-91, un aliaj de oțel modificat care este utilizat în aplicații nucleare și petrochimice, dar au spus că tratamentul ar putea fi utilizat în alte locuri unde oțelul puternic, ductil ar fi benefic, cum ar fi axe auto, suspensie. cabluri și alte componente structurale. Cercetarea, care a fost realizată în colaborare cu Sandia National Laboratories și a fost brevetată, a apărut în Science Advances.
Mai intrigant chiar și decât rezultatul imediat al unei variante mai puternice și mai plastice a lui T-91 sunt observațiile făcute. la Sandia, care arată caracteristicile a ceea ce echipa numește un „nanolaminat” de granule de metal ultrafine, tratamentul creat într-o regiune care se extinde de la suprafață până la o adâncime de aproximativ 200 de microni.
Imaginile de microscopie arată un neașteptat deformarea oțelului tratat - numit G-T91 (sau gradient T91) - deoarece este supus unei solicitări crescânde, a spus Xinghang Zhang, autor principal și profesor la Școala de Inginerie a Materialelor din Purdue.
" Acesta este un proces complex, iar comunitatea de cercetare nu a văzut acest fenomen înainte”, a spus Zhang. „Prin definiție, G-T91 prezintă o super-plasticitate, dar mecanismul exact care permite acest lucru este neclar.”
Metale precum oțelul pot arăta monolitice cu ochiul liber, dar atunci când este mult mărit, un metal bara se dezvăluie a fi un conglomerat de cristale individuale numite boabe. Atunci când un metal este supus solicitării, boabele se pot deforma astfel încât structura metalică să fie menținută fără a se rupe, permițând metalului să se întindă și să se îndoaie. Boabele mai mari pot suporta o tensiune mai mare decât boabele mai mici, fundamentul unui compromis fix între metalele deformabile cu granulație mare și metalele puternice cu granulație mică.
În lucrarea Science Advances, autorul principal Zhongxia Shang, un fost student absolvent în laboratorul lui Zhang, a folosit tensiuni de compresiune și forfecare pentru a sparge boabele mari de la suprafața unui eșantion T-91 în boabe mai mici. O secțiune transversală a eșantionului arată că mărimea granulelor crește de la suprafață, unde cele mai mici boabe ultrafine au o dimensiune mai mică de 100 de nanometri, până în centrul materialului, unde boabele sunt de 10 până la 100 de ori mai mari.
Proba G-T91 modificată a avut o limită de curgere de aproximativ 700 megapascali, o unitate a tensiunii de tensiune și a rezistat la o deformare uniformă de aproximativ 10%, o îmbunătățire semnificativă față de rezistența și plasticitatea combinate care pot fi atinse cu standardul. T-91.
„Aceasta este frumusețea structurii; centrul este moale, astfel încât poate susține plasticitatea, dar, prin introducerea nanolaminatului, suprafața a devenit mult mai dură”, a spus Shang, acum un cercetător. om de știință de la Centrul de Nanotehnologie Birck din Purdue. „Dacă apoi creezi acest gradient, cu boabele mari în centru și nanogranule în suprafață, acestea se deformează sinergic. Boabele mari se ocupă de întindere, iar boabele mici se adaptează la stres. Și acum poți realiza un material care are o combinație de rezistență și ductilitate.”
În timp ce echipa de cercetare a emis ipoteza că G-T91 nanostructurat în gradient ar avea performanțe mai bune decât T-91 standard, imaginile cu microscopie electronică de scanare luate la intervale în timpul testării de tensiune dezvăluie un mister.
Imaginile de difracție cu electroni retrodifuzați luate la un microscop electronic cu scanare de la Sandia arată cum se modifică boabele din nanolaminatul G-T91 la intervale tot mai mari de deformare reală, o măsură a plasticității, de la 0% la 120%. La începutul procesului, boabele sunt verticale, cu o formă pe care echipa o descrie drept lenticulară. Dar, pe măsură ce tensiunea crește, acestea par să se întindă într-o formă mai globulară, apoi se rotesc și, în cele din urmă, se alungesc pe orizontală.
Zhang a spus că imaginile arată interfața dintre boabe - numită graniță - se mișcă, permițând boabele să se întindă și să se rotească și permițând oțelului însuși să se deformeze plastic. Echipa plănuiește acum să investigheze regulile care guvernează această mișcare în limitele granulelor, ceea ce ar putea face posibilă înțelegerea comportamentului de deformare intrigant al materialelor cu gradient.
„Dacă știm cum se mișcă și de ce se mișcă, poate putem găsi o modalitate mai bună de a aranja boabele. Nu știm încă cum să o facem, dar s-a deschis un potențial foarte interesant", a spus Zhang.
Comentarii:
Adauga Comentariu