Un primer estudio mundial dirigido por la Universidad de Monash ha descubierto una técnica y un fenómeno que se pueden utilizar para crear aleaciones ligeras de magnesio que podrían mejorar la integridad estructural en las industrias automotriz y aeroespacial.

Publicado en el prestigioso Comunicaciones de la naturaleza el viernes, 19 de julio investigadores de la Universidad de Monash, CSIRO y la Universidad de Chongqing descubrieron un patrón de segregación de elementos de aleación en límites gemelos mediante el uso de mapas de rayos X de resolución atómica a un voltaje de electrones mucho más bajo.

Los ingenieros buscan constantemente materiales ligeros para su uso en automóviles, aviones y vehículos de alta velocidad para mejorar la eficiencia del combustible, aerodinámica, velocidad y peso de la carga.

El hallazgo es significativo, ya que la deformación del magnesio liviano durante los procesos y aplicaciones termomecánicos evita que esas aleaciones se utilicen más ampliamente en lugar del acero. También tiene implicaciones para otras aleaciones ligeras como el aluminio y el titanio.

"El magnesio liviano tiene un enorme potencial para aplicaciones energéticamente eficientes y respetuosas con el medio ambiente. Pero la segregación en estos materiales es propensa al daño por haz de electrones, "el autor principal, el profesor Jian-Feng Nie, del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Monash, dijo.

"El daño del haz de electrones es más severo cuando los átomos de soluto segregados se convierten en una sola columna atómica. Esto afecta la formabilidad, Comportamiento de deformación y resistencia a la tensión-compresión de los productos de magnesio forjados.

"Demostramos que es posible resolver esta dificultad mediante el uso de mapas de rayos X de resolución atómica a un voltaje de aceleración de electrones mucho más bajo [120 kV] en lugar de 300 kV, que se usa comúnmente.

"Descubrimos además que el nuevo patrón de segregación aumenta el efecto de fijación de límites en más de 30 veces, y cambia el mecanismo de migración del límite gemelo del modo comúnmente aceptado a uno nuevo ".

Los investigadores utilizaron una aleación de magnesio que comprende neodimio y plata como parte de su estudio. Esta aleación contiene propiedades mecánicas superiores tanto a temperatura ambiente como a temperatura elevada.

Encontraron mejoras significativas en el esfuerzo cortante, por 33 veces, y el límite de deformación elástica se produjo cuando el límite gemelo se pobló con neodimio y plata.

El aumento de la densidad de carga entre la plata y el neodimio con el magnesio indicó una unión más fuerte y un fortalecimiento del gemelo. A medida que se aplica la fuerza, el magnesio se empuja hacia el neodimio y se aleja de la plata, creando una aleación ligera.

"Nuestro trabajo demuestra que ahora es posible el análisis a escala atómica de la estructura y química de la segregación de solutos en aleaciones metálicas con composiciones complejas, "Dijo el profesor Nie.