En consecuencia, los PRAMC se consideran los materiales más prometedores y económicos para mejorar la eficiencia energética y reducir las emisiones en las industrias automotriz y aeroespacial. Sin embargo, el equilibrio entre resistencia y ductilidad de los PRAMC limita gravemente su aplicación.

Para abordar este desafío de larga data, un equipo de investigadores de China, dirigido por el profesor Jin-feng Nie y el profesor Yong-hao Zhao del Centro de Materiales Nano y Heterogéneos de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Nanjing. desarrolló una nueva estrategia para mejorar la sinergia de resistencia y ductilidad de los PRAMC. Sus hallazgos estuvieron disponibles en línea el 2 de mayo de 2024 y se publicaron en Transactions of Nonferrous Metals Society of China. .

Al explicar la motivación detrás de su estudio, el profesor Zhao dice:"Los estudios han demostrado que la configuración espacial de las partículas de refuerzo desempeña un papel crucial en la mejora de la resistencia y ductilidad de los PRAMC. Además, la introducción de una estructura heterogénea en la matriz de aluminio, que consta de zonas de nanopartículas con propiedades dramáticamente diferentes a las del resto, pueden mejorar la resistencia y ductilidad de los materiales tradicionales.

"Por lo tanto, desarrollamos una estrategia para mejorar las propiedades mecánicas de los PRAMC mediante la introducción de una estructura heterogénea y la regulación de su configuración de partículas".

Los investigadores primero fabricaron un nitruro de aluminio/aluminio heteroestructurado (AlN_p /Al) compuesto mediante una reacción líquido-sólido, seguida de extrusión en caliente. El compuesto resultante consistió en grandes grupos de AlN_p partículas distribuidas dentro de la matriz de Al, que eran perjudiciales para las propiedades mecánicas. Para regular la distribución espacial de las partículas, los investigadores sometieron el compuesto extruido a laminación en caliente.

El Dr. Nie explica:"Durante el tratamiento de deformación plástica, como laminación, torsión a alta presión, etc., se acumulan grandes deformaciones plásticas en los materiales, lo que puede regular la microestructura heterogénea". La laminación en caliente se realizó a 500 ^o C con cepas equivalentes de 0,7 a 1,4.

Dependiendo de las deformaciones equivalentes, se formaron tres tipos de compuestos con diferentes configuraciones espaciales de AlN_p . Los tres compuestos, denominados Clustered-AlN_p /Al, AlN en red_p /Al y Uniformado-AlN_p /Al, exhibió distribuciones de partículas como grupos, redes y dispersión uniforme, respectivamente. Al evaluar las propiedades mecánicas de los compuestos, los investigadores descubrieron que sus propiedades mejoraban con el refinamiento de las partículas.

En particular, el límite elástico y la resistencia a la tracción del Uniformed-AlN_p /Al se encontró que eran 334,6 y 387,4 MPa, que eran 55 y 52,9 MPa más altos que el AlN_p agrupado. /Al compuesto. Además, el alargamiento hasta la rotura aumentó del 6,8% al 9,1%, lo que sugiere un excelente equilibrio entre resistencia y ductilidad, superior a los compuestos de matriz de aluminio informados anteriormente.

Además, los investigadores determinaron que la tensión inducida por heterodeformación (HDI), que se refiere a la tensión generada en los materiales compuestos debido al diferente comportamiento de deformación de los materiales constituyentes, jugó un papel importante en la mejora de la resistencia y ductilidad del compuesto. . El estrés del IDH fue mayor en el Uniformed-AlN_p /Al compuesto.

Destacando la importancia del estudio, el profesor Zhao afirma:"Nuestra estrategia propuesta proporcionará nuevos conocimientos y orientación para el diseño de compuestos con combinaciones superiores de resistencia y ductilidad".

En general, los hallazgos del estudio pueden allanar el camino para el desarrollo de nuevos materiales compuestos que puedan contribuir a reducir las emisiones y aumentar la eficiencia de los automóviles y aviones.