Deformação controlada por deslocamento interfacial e fratura em compósitos nanocamadas. O espaçamento dos deslocamentos interfaciais, que acomodam a deformação inadequada entre as fases de ferrita e cementita, determina a tensão de fase e a rede de deslocamento interfacial nos modelos de nano-camadas de perlita. Vários modos de deformação inelástica ativada inicialmente são observados de acordo com o espaçamento de deslocamento interfacial porque a tensão de fase e a rede de deslocamento interfacial influenciam o cisalhamento resolvido / tensão normal e o cisalhamento resolvido crítico / tensão normal para cada modo de deformação inelástica, respectivamente. Portanto, espaçamentos de deslocamento interfacial podem ser um parâmetro chave que controla a ductilidade de aços perlíticos trefilados e nos leva a uma ductilidade mais alta de aços perlíticos trefilados. Crédito:Kanazawa University
Aço perlítico, ou perlita, é um dos materiais mais fortes do mundo, e pode ser transformado em longo, fios finos. A força da perlita permite que ela suporte um peso muito grande, e tem a capacidade única de esticar e contrair sem quebrar (ductilidade). A ductilidade é importante para a construção de pontes, porque mesmo materiais muito fortes podem quebrar quando submetidos a alongamento se não forem suficientemente dúcteis. É por isso que estruturas de concreto ainda podem desabar durante terremotos violentos. Pearlite é usado para pontes suspensas para ajudá-los a resistir a fortes tremores enquanto suportam peso pesado.
A perlita é feita de nanocamadas alternadas de cementita e ferrita. A cementita o torna forte, enquanto a ferrita o torna dúctil. Contudo, até agora, pesquisadores não sabiam exatamente como os dois trabalharam juntos para dar à perlita sua qualidade especial, ou como controlar sua dinâmica para criar um material ainda melhor. Pesquisadores da Universidade de Kanazawa descobriram que as interrupções, ou deslocamentos, no arranjo de átomos ao longo da interface entre uma camada de cementita e ferrita protege a cementita de fraturamento sob alongamento ou compressão. Seu estudo foi publicado no mês passado na revista Acta Materialia .
"O espaçamento entre os deslocamentos em uma interface de cementita-ferrita determina como a deformação viaja através das nanocamadas, "dizem os autores." Manipular a estrutura de deslocamento e a distância entre os deslocamentos pode controlar a ductilidade da perlita. "
Os pesquisadores usaram simulações de computador para ver como um fio de perlita se deformaria com deslocamentos de diferentes orientações e diferentes distâncias entre eles ao longo da interface ferrita-cementita. Eles descobriram que determinadas estruturas de deslocamento e distâncias podem impedir que as rachaduras se formem ou se espalhem por toda a camada de cementita.
"Aumentar a ductilidade da perlita significa que ela pode resistir a mais tensões de cisalhamento sem quebrar ou rasgar, "dizem os autores. Isso pode levar a uma nova geração de materiais para a construção de edifícios e pontes que podem resistir a terremotos mais fortes.
Os pesquisadores acreditam que a manipulação de deslocamentos que consistem em grupos inteiros de átomos pode ser uma técnica geral para aumentar não apenas a ductilidade, mas outras propriedades dos materiais para atender às necessidades específicas de engenharia e construção.
