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Às vezes, ao criar uma liga de vários metais, podem ocorrer defeitos e instabilidade estrutural no material. Agora, pesquisadores da Escola de Engenharia Swanson da Universidade de Pittsburgh estão aproveitando essas imperfeições para tornar o material mais forte, mantendo sua flexibilidade.
Os pesquisadores estão projetando ligas metaestáveis que podem superar o conhecido equilíbrio entre resistência e ductilidade, revelando uma estratégia que pode criar ligas adequadas a uma ampla gama de aplicações.
“Nosso trabalho está mostrando como podemos incluir falhas intencionais em uma liga para torná-la mais forte, mantendo a ductilidade, ou flexibilidade, do material”, disse Wei Xiong, professor assistente de engenharia mecânica e ciência de materiais. Laboratório liderou o estudo. “As técnicas que estamos desenvolvendo podem ser usadas para fazer materiais adequados para construção de terremotos, navios navais, aeroespacial, energia nuclear ou até mesmo transporte de petróleo ou hidrogênio – todas as aplicações em que um material forte, mas flexível, é crucial”.
Este estudo analisa dois mecanismos de engenharia de metaestabilidade que podem ser usados para criar ligas fortes e dúcteis: plasticidade induzida por transformação (TRIP) e plasticidade induzida por geminação (TWIP). TRIP e TWIP usam mudanças na microestrutura que ocorrem sob pressão, que causam alguns defeitos no material, para formar defeitos propositais que melhoram a resistência.
“Você pode pensar na resistência e ductilidade de um material como plástico versus vidro. O plástico é muito mais dúctil e flexível: não é tão forte, mas você pode dobrá-lo com as mãos”, explicou Xiong. “O vidro é mais forte que o plástico, mas também é muito menos flexível e quebrará se você tentar dobrá-lo. Essa é a desvantagem que estamos tentando superar com as ligas – algo que tem resistência e ductilidade.”
Para conduzir seu estudo, Xiong trabalhou com o autor principal Xin Wang, estudante de pós-graduação no Laboratório de Design de Materiais e Metalurgia Física, bem como pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Illinois e da Universidade Northwestern.
A modelagem CALPHAD apoiada por cálculos de teoria funcional de densidade pela equipe fornece conhecimento fundamental que pode ser aplicado ao desenvolvimento de ligas metaestáveis com TRIP/TWIP para maior sinergia de resistência-ductilidade. Também pode ser aplicado a ligas concentradas, como aço e níquel.
“Queremos entender a microestrutura instável para que possamos prever a instabilidade e, em seguida, podemos usar os defeitos para aumentar ainda mais a resistência e o alongamento”, disse Wang. “O material resultante é então auto-reforçado – deformá-lo e, na verdade, fica mais forte.”
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Universidade de Pittsburgh. Nota: O conteúdo pode ser editado para estilo e duração.
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