El mapeo de rayos X mejora el potencial del magnesio ligero
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Un primer estudio mundial dirigido por la Universidad de Monash ha descubierto una técnica y un fenómeno que puede ser utilizado para crear aleaciones de magnesio más fuertes y ligeras que podrían mejorar la integridad estructural en las industrias automovilística y aeroespacial.
Publicados en Nature Communications, investigadores de las universidades de Monash, CSIRO y Chongqing descubrieron un patrón de aleación de la segregación de elementos en límites gemelos mediante el uso de mapas de rayos X de resolución atómica a un voltaje de electrones mucho más bajo.
Los ingenieros buscan constantemente materiales resistentes y ligeros para su uso en automóviles, aviones y vehículos de alta velocidad a fin de mejorar la eficiencia del combustible, la aerodinámica, la velocidad y la carga de peso.
El hallazgo es significativo, ya que la deformación del magnesio ligero durante los procesos y aplicaciones termomecánicas impide que estas aleaciones se utilicen más ampliamente en lugar del acero. También tiene implicaciones para otras aleaciones ligeras como el aluminio y el titanio.
"El magnesio ligero tiene un enorme potencial para aplicaciones energéticamente eficientes y respetuosas con el medio ambiente. Pero la segregación en estos materiales es propensa al daño del haz de electrones", dijo el autor principal, el profesor Jian-Feng Nie, del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Monash.
"El daño del haz de electrones es más severo cuando los átomos de solutos segregados se convierten en una sola columna atómica. Esto influye en la conformabilidad, el comportamiento de deformación y la resistencia a la tracción y compresión de los productos de magnesio forjado.
"Demostramos que es posible resolver esta dificultad usando mapeo de rayos X de resolución atómica a un voltaje de aceleración de electrones[120kV] mucho más bajo en lugar de 300kV, que es lo que se usa comúnmente.
"Descubrimos además que el nuevo patrón de segregación aumenta el efecto de fijación de límites en más de 30 veces, y cambia el mecanismo de migración de la frontera gemela del modo comúnmente aceptado a uno nuevo".
Los investigadores usaron una aleación de magnesio que incluía neodimio y plata como parte de su estudio. Esta aleación contiene propiedades mecánicas superiores tanto a temperatura ambiente como elevada.
Encontraron mejoras significativas en la tensión de cizallamiento, en 33 veces, y el límite de deformación elástica ocurrió cuando el límite gemelo estaba poblado de neodimio y plata.
El aumento de la densidad de carga entre la plata y el neodimio con el magnesio indicaba una unión más fuerte y el fortalecimiento del gemelo. A medida que se aplica la fuerza, el magnesio se empuja hacia el neodimio y se aleja de la plata, creando una aleación más fuerte y ligera.
"Nuestro trabajo demuestra que el análisis a escala atómica de la estructura y la química de la segregación de solutos en aleaciones metálicas con composiciones complejas es ahora posible", dijo el profesor Nie.
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