Los científicos midieron la deformación plástica que ocurrió cuando una pequeña sonda ejerció fuerza sobre los especímenes micropilares con varias orientaciones del eje de carga. Crédito:Instituto Nacional de Ciencia de Materiales (NIMS)
Los metales que contienen siliciuro de niobio son materiales prometedores que pueden soportar altas temperaturas y mejorar la eficiencia de las turbinas de gas en centrales eléctricas y aviones. Pero ha sido difícil determinar con precisión sus propiedades mecánicas debido a sus complejas estructuras cristalinas. Ahora, Los científicos de la Universidad de Kyoto en Japón han medido lo que sucede a nivel micro cuando se aplica presión sobre pequeñas muestras de estos materiales. El enfoque, publicado en la revista Ciencia y tecnología de materiales avanzados , podría ayudar a los científicos a obtener las medidas precisas necesarias para comprender el comportamiento a nivel atómico de cristales complejos para desarrollar componentes más tolerantes al calor en turbinas de gas.
"Nuestros resultados demuestran la vanguardia de la investigación sobre el comportamiento de deformación plástica en materiales cristalinos, "dice Kyosuke Kishida, autor correspondiente del estudio.
La deformación plástica describe la distorsión que se produce a nivel atómico cuando se aplica una fuerza sostenida a un cristal. Es difícil de medir en cristales complejos. Kishida y sus colegas han estado utilizando un nuevo enfoque para medir sistemáticamente la deformación plástica en cristales, lo que parece prometedor para su uso en turbinas de gas de alta temperatura.
En este estudio, midieron la deformación plástica en un siliciuro de niobio llamado α-Nb5Si3. Pequeños 'micropilares' de estos cristales se expusieron a cantidades muy pequeñas de tensión utilizando una máquina con un penetrador de punzón plano en su extremo. La tensión se aplicó a diferentes caras de la muestra para determinar dónde y cómo se produce la deformación plástica dentro del cristal. Mediante el uso de microscopía electrónica de barrido en las muestras antes y después de la prueba, pudieron detectar los planos y las direcciones en las que se produjo la deformación. A esto le siguieron estudios de simulación basados en cálculos teóricos para comprender mejor lo que estaba sucediendo a nivel atómico. Finalmente, el equipo comparó los resultados con los de un siliciuro de molibdeno que contiene boro (Mo 5 Hermano 2 ) que habían examinado previamente.
"Descubrimos que la falla instantánea ocurre con bastante facilidad en α-Nb 5 Si 3 , que está en marcado contraste con Mo 5 Hermano 2 , "dice Kishida.
Esto podría significar α-Nb 5 Si 3 está en desventaja en comparación con Mo 5 Hermano 2 para uso como componente de refuerzo en aleaciones a base de metales. Kishida y su equipo piensan:sin embargo, que la fragilidad inherente de este material podría mejorarse añadiendo otros elementos de aleación.
El equipo planea utilizar el enfoque para estudiar las propiedades mecánicas de otros materiales cristalinos con estructuras complejas.
