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Aug 16, 2023

Resistência e plasticidade superiores

Por Purdue University 21 de agosto de 2023 Um novo tratamento na liga de aço T-91 resultou em uma versão mais forte e dúctil chamada G-T91, com grãos de metal ultrafinos mostrando superplasticidade. Esse

Por Purdue University 21 de agosto de 2023

Um novo tratamento na liga de aço T-91 resultou em uma versão mais resistente e dúctil chamada G-T91, com grãos metálicos ultrafinos mostrando superplasticidade. Esta descoberta da Universidade Purdue e dos Laboratórios Nacionais Sandia pode revolucionar aplicações como eixos de automóveis e cabos de suspensão, mas o mecanismo exato permanece um mistério.

A new treatment tested on a high-quality steel alloyA mixture of two metallic elements typically used to give greater strength or higher resistance to corrosion." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> A liga resulta em notável resistência e flexibilidade, qualidades muitas vezes vistas como uma compensação e não como uma combinação. Grãos de metal ultrafinos cujo tratamento produzido na camada mais externa do aço parecem esticar, girar e depois alongar sob tensão, conferindo superplasticidade de uma forma que os pesquisadores da Universidade Purdue não conseguem explicar completamente.

The researchers treated T-91, a modified steel alloy that is used in nuclear and petrochemical applications, but said the treatment could be used in other places where strong, ductile steel would be beneficial, such as cars axles, suspension cables and other structural components. The research, which was conducted in collaboration with Sandia National Laboratories and has been patented, appeared Wednesday, May 31 in Science Advances<em>Science Advances</em> is a peer-reviewed, open-access scientific journal that is published by the American Association for the Advancement of Science (AAAS). It was launched in 2015 and covers a wide range of topics in the natural sciences, including biology, chemistry, earth and environmental sciences, materials science, and physics." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">Avanços da Ciência.

Mais intrigantes ainda do que o resultado imediato de uma variante mais forte e mais plástica do T-91 são as observações feitas em Sandia mostrando características do que a equipe chama de “nanolaminado” de grãos metálicos ultrafinos, o tratamento criado em uma região que se estende desde o superfície a uma profundidade de cerca de 200 mícrons. Imagens de microscopia mostram uma deformação inesperada do aço tratado – apelidado de G-T91 (ou gradiente T91) – à medida que é submetido a tensões crescentes, disse Xinghang Zhang, autor principal e professor da Escola de Engenharia de Materiais de Purdue.

“Este é um processo complexo e a comunidade científica nunca tinha visto este fenómeno antes”, disse Zhang. “Por definição, o G-T91 mostra superplasticidade, mas o mecanismo exato que permite isso não é claro.”

Metais como o aço podem parecer monolíticos a olho nu, mas quando ampliados, uma barra de metal revela-se um conglomerado de cristais individuais chamados grãos. Quando um metal é submetido a deformação, os grãos são capazes de se deformar de tal forma que a estrutura metálica é mantida sem romper, permitindo que o metal se estique e dobre. Grãos maiores podem acomodar maior tensão do que grãos menores, a base para um equilíbrio fixo entre metais deformáveis ​​de grãos grandes e metais fortes de grãos pequenos.

No artigo da Science Advances, o autor principal Zhongxia Shang, ex-aluno de pós-graduação no laboratório de Zhang, usou tensões de compressão e cisalhamento para quebrar grãos grandes na superfície de uma amostra T-91 em grãos menores. Um corte transversal da amostra mostra que o tamanho dos grãos aumenta da superfície, onde os menores grãos ultrafinos têm menos de 100 nanômetros de tamanho, até o centro do material, onde os grãos são 10 a 100 vezes maiores.

A amostra G-T91 modificada tinha um limite de escoamento de cerca de 700 megapascais, uma unidade de tensão de tensão, e resistiu a uma deformação uniforme de cerca de 10%, uma melhoria significativa em relação à resistência e plasticidade combinadas que podem ser alcançadas com o padrão T-91.