En un estudio colaborativo que involucró Equal Channel Angular Extrusion (ECAE), un proceso único de deformación plástica severa (SPD), los investigadores Dr. Ibrahim Karaman de la Universidad Texas A&M y los Dres. Don Susan y Andrew Kustas de Sandia National Laboratories pudieron mejorar las propiedades mecánicas de las aleaciones magnéticas sin cambiar sus propiedades magnéticas mediante el refinamiento microestructural. Este proceso ha demostrado ser problemático en el pasado.

La producción de aleaciones magnéticas de alto rendimiento y otros intermetálicos podría resultar particularmente útil en la exploración aeroespacial y espacial, donde los materiales deben soportar entornos hostiles, incluidas temperaturas extremas. choque, y vibración.

ECAE fuerza una barra de material metálico o polimérico en un ángulo de 90 grados a través de un canal de matriz. Este proceso induce SPD sin ningún cambio en el área de la sección transversal de la muestra.

Originalmente, los investigadores de Sandia National Laboratories y Texas A&M trabajaron juntos en un tema diferente relacionado con las aleaciones con memoria de forma. Rápidamente se dieron cuenta del potencial de combinar las fortalezas de sus respectivas instalaciones en un estudio completamente nuevo y, posteriormente, aplicaron las experiencias a las aleaciones magnéticas.

Sandia vio la necesidad de fabricar aleaciones magnéticas a granel que demostraran propiedades mecánicas superiores. Debido a que ECAE permite que la microestructura de los materiales se altere drásticamente sin afectar su área de sección transversal, Se podrían producir muestras más grandes con dimensiones superiores a una pulgada mientras se mejoran simultáneamente las propiedades mecánicas.

"Inicialmente era escéptico acerca de aumentar la resistencia de los materiales en particular sin afectar las propiedades magnéticas, "dijo el Dr. Ibrahim Karaman, jefe de departamento del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de Texas A&M. "Sin embargo, a través de la colaboración con científicos de Sandia, pudimos lograr lo que soñamos y eso condujo a una solicitud de patente para aleaciones magnéticas blandas procesadas con ECAE ".

Investigadores de Texas A&M llevaron a cabo el procesamiento ECAE y algunas caracterizaciones microestructurales y pruebas mecánicas. Sandia tomó estos hallazgos y administró más caracterización microestructural y mecánica y pruebas de propiedades magnéticas.

"El proceso ECAE ha sido un elemento clave de la investigación de procesamiento de materiales de Texas A&M en las últimas dos décadas y aplicamos esta técnica a muchos materiales no convencionales con éxito, "dijo Karaman.

"ECAE se ha aplicado tradicionalmente a materiales comunes como el aluminio, cobre, o acero, "dijo el Dr. Don Susan, miembro principal del personal técnico de Sandia, quien agregó que estos materiales eran maleables y fácilmente manipulables tomando la forma del dado con facilidad. "Este trabajo fue innovador porque intentó ECAE en una aleación intermetálica frágil".

Convencionalmente un proceso de temperatura fría, el equipo tuvo que experimentar con ECAE de alta temperatura que no se había explorado ampliamente en aleaciones magnéticas.

"Los científicos de Sandia querían aplicar ECAE a aleaciones magnéticas con baja resistencia y extrema fragilidad como Fe-Co-V, "dijo Karaman.

Como resultado, su trabajo pudo demostrar que ECAE se puede realizar en condiciones de procesamiento extremas produciendo aleaciones de alto rendimiento que pueden soportar entornos mecánicos exigentes.

"Creemos que puede haber oportunidades para aplicar ECAE a otras aleaciones intermetálicas, como Fe-Si o Ni-Ti, para refinar sus microestructuras y mejorar sus propiedades también, ", dijo Susan." Estos experimentos han abierto la puerta a más estudios en el campo ".

"Ahora Sandia está buscando una ampliación del proceso con una empresa derivada de Texas A&M para verificar las propiedades magnéticas y mecánicas a escala industrial de estas aleaciones magnéticas, ", dijo Karaman." Es emocionante para nosotros ver el fruto de nuestra colaboración conjunta ".

Los resultados se publican electrónicamente en Cambridge Core en Revista de investigación de materiales por la Cambridge University Press.