Bajo impactos extremos, los metales se vuelven más fuertes con el calor.

Bajo impactos extremos, los metales se vuelven más fuertes con el calor.
Bajo impactos extremos, los metales se vuelven más fuertes con el calor.

En este caso, tres partículas golpean una superficie metálica aproximadamente a la misma velocidad. A medida que aumenta la temperatura inicial del metal, el rebote es más rápido y la partícula rebota más alto porque el metal se vuelve más duro y no más blando. – MIT

MADRID, 23 de mayo. (PRENSA EUROPA) –

Los científicos del MIT han visto que cuando los metales se deforman extremadamente por un objeto que se mueve a altas velocidades, Las altas temperaturas fortalecen el metal, no lo debilitan.

Este hallazgo inesperado podría ser importante para el diseño del blindaje de naves espaciales, avión hipersónico o en aplicaciones de mecanizado de alta velocidad.

Los hallazgos se describen en un artículo que aparece en la revista naturalezapor Ian Dowding, un estudiante de posgrado del MIT, y Christopher Schuh, exjefe del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales del MIT.

El nuevo descubrimiento, escriben los autores, “Es contradictorio y contradice décadas de estudios en condiciones menos extremas”. Los resultados inesperados podrían afectar una variedad de aplicaciones porque las velocidades extremas involucradas en estos impactos ocurren rutinariamente en impactos de meteoritos en naves espaciales en órbita y en operaciones de mecanizado de alta velocidad utilizadas en la fabricación, el pulido con chorro de arena y algunos procesos. Fabricación aditiva (impresión 3D).

Los experimentos que utilizaron los investigadores para encontrar este efecto implicaron disparar pequeñas partículas de zafiro, de sólo una millonésima de metro de ancho, a láminas planas de metal. Impulsadas por rayos láser, las partículas alcanzaron altas velocidades, del orden de unos pocos cientos de metros por segundo.

Mientras que otros investigadores han realizado ocasionalmente experimentos a velocidades similares, han tendido a utilizar impactadores más grandes, en la escala de centímetros o más. Debido a que estos impactos más grandes estuvieron dominados por los efectos del impacto, no había forma de separar los efectos mecánicos y térmicos.

Las pequeñas partículas del nuevo estudio no crean una onda de presión significativa cuando alcanzan el objetivo. Pero ha sido necesaria una década de investigación en el MIT para desarrollar métodos que propulsen partículas microscópicas a velocidades tan altas. “Hemos aprovechado esto”, dice Schuh es una declaraciónjunto con otras nuevas técnicas para observar el propio impacto a alta velocidad.

El equipo utilizó cámaras de altísima velocidad “para observar las partículas a medida que entraban y salían”, afirma. A medida que las partículas rebotan en la superficie, la diferencia entre las velocidades de entrada y salida “indica cuánta energía se depositó” en el objetivo. que es un indicador de la resistencia superficial.

Las diminutas partículas que utilizaron estaban hechas de alúmina o zafiro y son “muy duras”, dice Dowding. Con un diámetro de 10 a 20 micras (millonésimas de metro), representan entre una décima y una quinta parte del grosor de un cabello humano. Cuando la plataforma de lanzamiento detrás de esas partículas es alcanzada por un rayo láser, parte del material se vaporiza, creando un chorro de vapor que impulsa la partícula en la dirección opuesta.

PRIMERA OBSERVACIÓN DIRECTA DE ESTE EFECTO ANÓMALO

Los investigadores dispararon las partículas a muestras de cobre, titanio y oro, y esperan que sus resultados se apliquen también a otros metales. Dicen que sus datos proporcionan la primera evidencia experimental directa de este efecto térmico anómalo de mayor resistencia con mayor calor. aunque antes se habían informado indicios de tal efecto.

Según el análisis de los investigadores, el efecto sorprendente parece ser el resultado de la forma en que los conjuntos ordenados de átomos que componen la estructura cristalina de los metales se mueven en diferentes condiciones. Muestran que hay tres efectos separados. que gobiernan cómo el metal se deforma bajo tensióny si bien dos de ellos siguen el camino previsto de aumento de la deformación a temperaturas más altas, es el tercer efecto, llamado fortalecimiento por arrastre, el que invierte su efecto cuando la tasa de deformación cruza un cierto umbral.

 
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