24 de octubre de 2013

METALES AUTOREPARABLES

Cuando un material se daña, usted no esperaría que al separarlo de repente sufriera menos daños. Este efecto contrario a la intuición es exactamente lo que los investigadores del MIT observaron en un modelo experimental recientemente, y era tan inesperado que los resultados tenían que ser revisados una y otra vez antes de que nadie estuviese dispuesto a creerlo. Sorprendentemente, parece que bajo las condiciones adecuadas, un metal con pequeños defectos y grietas puede curarse a sí mismo cuando se aplica tensión - si se tira de él, y entonces sucede que se reconstruye.


Los investigadores dirigidos por el estudiante graduado Xu Guoqiang y profesor Michael Demkowicz modelan grietas microscópicas en una hoja de níquel con la tensión aplicada. En vez de empeorar, las grietas se hicieron más pequeñas, se cierran por sí mismas ya que los bordes quedan fusionados. Después de asegurarse a sí mismos el efecto era real , el siguiente paso era averiguar cómo sucede.

La respuesta tiene que ver con la estructura básica de los metales, la mayoría de las cuales están compuestas de granos cristalinos microscópicos de diferentes tamaños y formas. La orientación y el tamaño de estos granos afecta a la resistencia mecánica general y otras características del material. El níquel que es de particular interés debido a que es la base para muchas de las llamadas súper-aleaciones utilizadas en ambientes hostiles, como las turbinas de aviones, plataformas petrolíferas en alta mar, y las uniones de equipos industriales pesados​​. Resulta que los granos que estos materiales no son tan fuertes como estáticos como los científicos pensaban.

Como el metal se tira hacia el exterior, el borde de los granos cristalinos comienza a migrar y, finalmente, puede rellenar la grieta completamente. La migración de este cristalino límite - el borde del grano - es lo que cura los huecos en el material. Esto es diferente a la búsqueda de una piel artificial auto-sanación, pero no menos importante.

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Esto no afecta a las grietas de gran escala que son capaces de verse con el ojo desnudo - sólo los daños a la microestructura. Los investigadores sólo han sido capaces de reproducir el comportamiento de curación con los defectos conocidos como disclinaciones (una disclinación es una pequeña grieta que se extiende en parte a través de un grano.) Sin embargo, se cree que estos defectos de micro-escala son las semillas de algo mucho más grande, a veces grietas catastróficas y causante de la fatiga del metal. La geometría de disclinaciones realmente pueden revertir una fuerza aplicada a nivel local, que es cómo la tensión que conduce al metal tirando de sí mismo para terminar de nuevo juntas las mitades antes separadas.

El equipo cree que este mecanismo puede ser utilizado para prevenir súper-aleaciones en desarrollo grietas estructurales por la curación de los defectos minúsculos que pueden conducir a un daño real. El material podría incluso ser diseñado para los daños directos en las estructuras de tipo disclinación que fácilmente se podría curar con un poco de estrés en la dirección correcta. Si el efecto curativo es lo suficientemente robusto, esto podría incluso conducir a los metales que no se debilitan con la edad.

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