Las superaleaciones que soportan temperaturas extremadamente altas pronto podrían ajustarse aún más finamente para propiedades específicas como la resistencia mecánica, como resultado de los nuevos hallazgos publicados hoy.

Se informó que un fenómeno relacionado con el efecto invar, que permite que los materiales magnéticos como las aleaciones de níquel-hierro (Ni-Fe) no se expandan con el aumento de temperatura, se descubrió en paramagnéticos, o débilmente magnetizado, aleaciones de alta temperatura.

Levente Vitos, Profesor del KTH Royal Institute of Technology de Estocolmo, dice la investigación innovadora, que incluye una teoría general que explica el nuevo efecto invar, promete avanzar en el diseño de aleaciones de alta temperatura con una estabilidad mecánica excepcional. El artículo fue publicado en procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América. Liderado por Vitos, el equipo de investigación estaba compuesto por los investigadores de KTH, Zhihua Dong, Wei Li y Stephan Schönecker.

Abreviatura de 'invariante, La plasticidad invar permite que las aleaciones de Ni-Fe desordenadas magnéticamente muestren un comportamiento de deformación prácticamente invariante en un amplio rango de temperaturas, lo que las hace ideales para turbinas y otros usos mecánicos a temperaturas extremadamente altas.

Sin embargo, el efecto invar nunca se ha entendido completamente, y Vitos dice que estos nuevos hallazgos ayudan a explicar las propiedades peculiares a altas temperaturas de las aleaciones especiales utilizadas en los motores a reacción, como las superaleaciones a base de níquel.

Invar tiene dos efectos conocidos:expansión térmica y elasticidad (la capacidad de retroceder después de doblarse, por ejemplo). Debido a que ambos efectos están relacionados con la interacción entre la temperatura y el orden magnético, se consideran específicos de las aleaciones ordenadas magnéticamente.

Usando modelos de mecánica cuántica de primeros principios, los investigadores identificaron cómo la plasticidad invariante también ocurre en aleaciones no magnéticas, cuando existe un equilibrio estructural a nivel atómico entre estructuras compactas cúbicas y hexagonales.

El nuevo descubrimiento surge de una colaboración a largo plazo con la industria para encontrar alternativas al cobalto cancerígeno en metales duros. como herramientas de corte. Vitos dice que este hallazgo amplía la paleta de fenómenos invar y composiciones materiales, con claras implicaciones para nuevas aplicaciones.

"Nuestros hallazgos crean una nueva plataforma para adaptar las propiedades de alta temperatura de materiales tecnológicamente relevantes hacia la estabilidad plástica a temperaturas elevadas, " él dice.