Deformación y fractura controlada por dislocación interfacial en composites nanocapa. El espaciamiento de las dislocaciones interfaciales, que acomodan la tensión de desajuste entre las fases de ferrita y cementita, determina la tensión de fase y la red de dislocación interfacial en los modelos de nanocapas de perlita. Se observan varios modos de deformación inelástica inicialmente activada de acuerdo con el espaciado de dislocación interfacial porque el esfuerzo de fase y la red de dislocación interfacial influyen en el esfuerzo cortante / normal resuelto y el esfuerzo cortante / normal resuelto crítico para cada modo de deformación inelástica, respectivamente. Por eso, Los espacios de dislocación interfacial pueden ser un parámetro clave que controla la ductilidad de los aceros perlíticos trefilados y nos lleva hacia una mayor ductilidad de los aceros perlíticos trefilados. Crédito:Universidad de Kanazawa
Acero perlítico, o perlita, es uno de los materiales más fuertes del mundo, y se puede convertir en largo, alambres delgados. La fuerza de la perlita le permite soportar un peso muy pesado, y tiene la capacidad única de estirarse y contraerse sin romperse (ductilidad). La ductilidad es importante para construir puentes, porque incluso los materiales muy fuertes pueden romperse cuando se someten a estiramiento si no son lo suficientemente dúctiles. Esta es la razón por la que las estructuras de hormigón aún pueden colapsar durante terremotos violentos. La perlita se utiliza para puentes colgantes para ayudarlos a resistir fuertes sacudidas mientras soportan mucho peso.
La perlita está hecha de nanocapas alternas de cementita y ferrita. La cementita la hace fuerte, mientras que la ferrita lo hace dúctil. Sin embargo, hasta ahora, Los investigadores no sabían exactamente cómo los dos trabajaban juntos para dar a la perlita su cualidad especial, o cómo controlar su dinámica para diseñar un material aún mejor. Investigadores de la Universidad de Kanazawa han descubierto que las interrupciones, o dislocaciones, en la disposición de los átomos a lo largo de la interfaz entre una cementita y una capa de ferrita, protege la cementita de la fractura por estiramiento o compresión. Su estudio fue publicado el mes pasado en la revista Acta Materialia .
"El espacio entre las dislocaciones en una interfaz de ferrita-cemento determina cómo viaja la deformación a través de las nanocapas, "dicen los autores." La manipulación de la estructura de la dislocación y la distancia entre las dislocaciones puede controlar la ductilidad de la perlita ".
Los investigadores utilizaron simulaciones por computadora para ver cómo un alambre de perlita se deformaría con dislocaciones de diferentes orientaciones y diferentes distancias entre ellos a lo largo de la interfaz ferrita-cementita. Descubrieron que las estructuras de dislocación y las distancias particulares podían evitar que se formaran grietas o se extendieran por toda la capa de cementita.
"El aumento de la ductilidad de la perlita significa que puede resistir más esfuerzos cortantes sin romperse ni rasgarse, "dicen los autores. Esto puede conducir a una nueva generación de materiales para construir edificios y puentes que puedan soportar terremotos más fuertes.
Los investigadores creen que la manipulación de dislocaciones que consisten en grupos enteros de átomos podría ser una técnica general para mejorar no solo la ductilidad sino otras propiedades de los materiales para satisfacer necesidades particulares de ingeniería y construcción.
