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#Novedades de la industria
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Microrajas de resistencia del cansancio de metal
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El nanostructure laminado nuevo da el acero hueso-como resistencia a fracturar bajo tensión repetida
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Un equipo de investigadores en el MIT y en Japón y Alemania ha encontrado una manera de reducir grandemente los efectos del cansancio de metal incorporando un nanostructure laminado en el acero. La estructuración acodada da a acero una clase hueso-como de resistencia, permitiendo que deforme sin permitir la extensión de las microrajas que pueden llevar a la fallo de cansancio.
El cansancio de metal puede llevar a precipitado y los fracasos a veces catastróficos en las piezas que experimentan repitieron el cargamento, o la tensión. Es una causa importante del fracaso en componentes estructurales todo de los aviones y de la nave espacial a los puentes y a las centrales eléctricas. Como consecuencia, tales estructuras se construyen típicamente con los márgenes de seguridad anchos que añaden a los costes.
Los hallazgos son descritos en un papel en la ciencia del diario por C. Cem Tasan, Thomas B. King Career Development Professor de la metalurgia en el MIT; Meimei Wang, un postdoc en su grupo; y seis otros en la universidad de Kyushu en Japón y Max Planck Institute en Alemania.
Las “cargas en componentes estructurales tienden a ser cíclicas,” Tasan dice. Por ejemplo, un aeroplano pasa a través de cambios repetidos de la presurización durante cada vuelo, y de componentes de muchos dispositivos en varias ocasiones ampliar y contratar debido a los ciclos de calefacción y de enfriamiento. Mientras que tales efectos son típicamente lejanos debajo de las clases de cargas que harían los metales desformar permanentemente o fallar inmediatamente, pueden causar la formación de microrajas, que sobre los ciclos repetidos de la extensión de la tensión un pedazo más futuro y más ancho, creando en última instancia bastante de un área débil que el pedazo entero puede fracturar repentinamente.
Naturaleza-inspirado
Tasan y su equipo eran a propósito naturaleza inspirada dirige la misma clase de problema, haciendo los huesos ligeros pero muy resistentes a la propagación de grieta. Un factor principal en la resistencia de la fractura de hueso es su estructura mecánica jerárquica, con diversos modelos de vacíos y de conexiones en muchas diversas escalas de la longitud, y a enrejado-como la estructura interna que combina fuerza con el peso ligero.
El equipo investigó tan las microestructuras que imitarían esto en una aleación del metal, desarrollando una clase de acero que tiene tres características dominantes, que combinan para limitar la extensión de las grietas que hacen la forma:
Una estructura acodada que tiende a guardar las grietas de la extensión más allá de las capas donde comienzan.
Fases microestructurales con diversos grados de dureza, que se complementan, así que cuando una grieta comienza a formar, “cada vez que quiere propagar más lejos, necesita seguir una trayectoria intensiva en energía,” y el resultado es una gran reducción en tal extensión.
Una composición metaestable — las áreas minúsculas dentro de ella se contrapesan entre diversos estados estables, más flexible que otros, y sus transiciones de fase pueden ayudar a absorber la energía de grietas de extensión e incluso a llevar las grietas para cerrar el respaldo.
El paso siguiente, Tasan dice, es aumentar proporcionalmente el material a las cantidades que podrían ser comercializadas, y define qué usos se beneficiarían más.
La investigación fue apoyada por el Consejo de Investigación europeo y el departamento del MIT de ciencia material y de ingeniería.
Resuma Hueso-como de resistencia de la grieta en aceros metaestables jerárquicos del nanolaminate
Las fallos de cansancio crean los riesgos enormes para todas las estructuras dirigidas, así como por vidas humanas, motivando factores de seguridad grandes en diseño y, así, el uso ineficaz de recursos. Inspirado por la dureza excelente de la fractura del hueso, exploramos la resistencia del cansancio en aceros polifásicos metastability-ayudados. Mostramos aquí que cuando las microestructuras de acero son jerárquicas y laminadas, similar a la subestructura del hueso, resistencia superior de la grieta podemos ser observados. Nuestros resultados revelan que adaptando la estructura del interfaz, la distribución, y la estabilidad de la fase para activar simultáneamente los micromechanisms múltiples que resisten la propagación de grieta es dominante para el salto observado en respuesta mecánica. Las propiedades excepcionales permitieron por esta estrategia proporcionar la dirección para todos los esfuerzos cansancio-resistentes del diseño de la aleación.