Em um estudo colaborativo envolvendo Equal Channel Angular Extrusion (ECAE), um processo único de deformação plástica severa (SPD), pesquisadores Dr. Ibrahim Karaman da Texas A&M University e os drs. Don Susan e Andrew Kustas, do Sandia National Laboratories, conseguiram melhorar as propriedades mecânicas das ligas magnéticas sem alterar suas propriedades magnéticas por meio do refinamento microestrutural. Esse processo se mostrou problemático no passado.

A produção de ligas magnéticas de alto desempenho e outros intermetálicos pode ser particularmente útil na exploração aeroespacial e espacial, onde os materiais devem suportar ambientes adversos, incluindo temperaturas extremas, choque, e vibração.

ECAE força uma barra de material metálico ou polimérico em um ângulo de 90 graus através de um canal de matriz. Este processo induz SPD sem quaisquer alterações na área da seção transversal da amostra.

Originalmente, os pesquisadores do Sandia National Laboratories e da Texas A&M trabalharam juntos em um tópico diferente envolvendo ligas com memória de forma. Eles rapidamente perceberam o potencial de combinar os pontos fortes de suas respectivas instalações em um estudo inteiramente novo e, posteriormente, aplicaram as experiências às ligas magnéticas.

Sandia viu a necessidade de fabricar ligas magnéticas em massa, demonstrando propriedades mecânicas superiores. Como a ECAE permite que a microestrutura dos materiais seja drasticamente alterada sem afetar sua área transversal, amostras maiores com dimensões maiores do que uma polegada podem ser produzidas, melhorando simultaneamente as propriedades mecânicas.

"Eu estava inicialmente cético em relação ao aumento da resistência de determinados materiais, mantendo as propriedades magnéticas inalteradas, "disse o Dr. Ibrahim Karaman, chefe de departamento do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da Texas A&M. "Contudo, através da colaboração com cientistas Sandia, conseguimos alcançar o que sonhávamos e isso nos levou a um pedido de patente para ligas magnéticas macias processadas pela ECAE. "

Pesquisadores da Texas A&M realizaram o processamento ECAE e algumas caracterizações microestruturais e testes mecânicos. Sandia pegou essas descobertas e administrou mais caracterização microestrutural e mecânica e testes de propriedades magnéticas.

"O processo ECAE tem sido um elemento-chave da pesquisa de processamento de materiais da Texas A&M nas últimas duas décadas e aplicamos essa técnica a muitos materiais não convencionais com sucesso, "disse Karaman.

"A ECAE tem sido tradicionalmente aplicada a materiais comuns, como alumínio, cobre, ou aço, "disse o Dr. Don Susan, principal membro da equipe técnica da Sandia, que acrescentou que esses materiais eram maleáveis ​​e prontamente manipulados, tomando a forma da matriz com facilidade. "Este trabalho foi inovador porque tentou ECAE em uma liga intermetálica frágil."

Convencionalmente, um processo de temperatura fria, a equipe teve que fazer experiências com ECAE de alta temperatura que não haviam sido amplamente exploradas em ligas magnéticas.

"Os cientistas da Sandia queriam aplicar ECAE a ligas magnéticas com baixa resistência e fragilidade extrema, como Fe-Co-V, "disse Karaman.

Como resultado, seu trabalho foi capaz de mostrar que a ECAE pode ser realizada em condições extremas de processamento, produzindo ligas de alto desempenho que podem suportar ambientes mecânicos exigentes.

"Achamos que pode haver oportunidades para aplicar ECAE a outras ligas intermetálicas, como Fe-Si ou Ni-Ti, para refinar suas microestruturas e melhorar as propriedades também, "disse Susan." Esses experimentos abriram a porta para novos estudos no campo. "

"Agora, Sandia está buscando uma ampliação do processo com uma empresa spin-off da Texas A&M para verificar as propriedades magnéticas e mecânicas em escala industrial dessas ligas magnéticas, "disse Karaman." É empolgante para nós ver o fruto de nossa colaboração conjunta. "

Os resultados são publicados eletronicamente no Cambridge Core em Journal of Materials Research pela Cambridge University Press.