Investigadores del Instituto de Mecánica de la Academia de Ciencias de China, trabajando en equipo con científicos de Singapur y EE. UU., han descubierto que los precipitados a nanoescala proporcionan una fuente de dislocación sostenible única con un estrés suficientemente alto.

Los científicos descubrieron que los nanoprecipitados densamente dispersos sirven simultáneamente como fuentes de dislocación y obstáculos. conduciendo a un mecanismo de deformación sostenible y autoendurecible que mejora la ductilidad y la resistencia. Los resultados fueron publicados en PNAS el 24 de febrero, 2020.

En materiales estructurales, la resistencia a la deformación es de vital importancia, específicamente la resistencia al inicio de la deformación plástica o la fluencia; la tensión en este punto representa la resistencia del material. Mientras tanto, cuánto puede deformarse plásticamente un metal (su ductilidad) es otra medida importante. Tanto la resistencia como la ductilidad dependen del movimiento de las dislocaciones metálicas.

El movimiento de una dislocación se vuelve más difícil si alguna barrera o discontinuidad entra en el camino de la dislocación, es decir, los materiales están endurecidos. Entre muchas rutinas de endurecimiento, El endurecimiento por precipitado ha sido bien establecido y ampliamente empleado en materiales de ingeniería como aleaciones de Al, Superaleaciones de Ni, acero, y aleaciones de alta entropía descubiertas recientemente.

Los precipitados sirven como obstáculos para el deslizamiento de la dislocación y provocan el endurecimiento del material. Sin embargo, pueden provocar un fallo prematuro y una disminución de la ductilidad. Los obstáculos para el deslizamiento de la dislocación a menudo conducen a una alta concentración de estrés e incluso a microgrietas, una causa de localización progresiva de la deformación y el origen del conflicto fuerza-ductilidad.

Según los investigadores, La clave para mitigar el equilibrio convencional entre resistencia y ductilidad es emplear un mecanismo de endurecimiento suave pero homogéneo a un alto nivel de tensión. Los nanoprecipitados proporcionan un mecanismo de deformación sostenible y autoendurecible que mejora la ductilidad y la resistencia. La condición para lograr una nucleación de dislocación sostenible a partir de un nanoprecipitado se rige por el desajuste de la red entre el precipitado y la matriz.

Dr. Peng Shenyou, autor del estudio, dijo "La interacción de las dos escalas de longitud, precipitar tamaño y espaciamiento, se puede utilizar como un motivo de diseño óptimo para producir una excelente combinación de resistencia y ductilidad, además de proporcionar un criterio para seleccionar el tamaño y el espaciamiento del precipitado en el diseño del material ".

Estos hallazgos establecen una base para la optimización de la resistencia y la ductilidad a través de nanoprecipitados densamente dispersos en sistemas de aleaciones de múltiples elementos.