Um estudo pioneiro liderado pela Monash University descobriu uma técnica e um fenômeno que podem ser usados ​​para criar materiais mais fortes, ligas leves de magnésio que podem melhorar a integridade estrutural nas indústrias automotiva e aeroespacial.

Publicado na prestigiosa Nature Communications na sexta, 19 de julho pesquisadores da Monash University, O CSIRO e a Universidade de Chongqing descobriram um padrão de segregação de elementos de liga em fronteiras gêmeas usando mapeamento de raios-X de resolução atômica com voltagem de elétrons muito mais baixa.

Os engenheiros estão constantemente buscando fortes, materiais leves para uso em carros, aviões e veículos de alta velocidade para melhorar a eficiência do combustível, aerodinâmica, velocidade e carga de peso.

A descoberta é significativa, já que a deformação do magnésio leve durante os processos e aplicações termomecânicos evita que essas ligas sejam usadas mais amplamente no lugar do aço. Também tem implicações para outras ligas leves, como alumínio e titânio.

"O magnésio leve tem um enorme potencial para aplicações com eficiência energética e ecologicamente corretas. Mas a segregação nesses materiais está sujeita a danos por feixe de elétrons, "autor principal, Professor Jian-Feng Nie, do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da Monash University, disse.

"O dano do feixe de elétrons é mais grave quando os átomos de soluto segregados se tornam uma única coluna atômica. Isso afeta a formabilidade, comportamento de deformação e resistência à compressão e tensão de produtos de magnésio forjado.

"Demonstramos que é possível resolver essa dificuldade usando mapeamento de raios-X de resolução atômica em uma tensão de aceleração de elétrons muito mais baixa [120kV] em vez de 300kV, que é comumente usado.

"Descobrimos ainda que o novo padrão de segregação aumenta o efeito de fixação de limite em mais de 30 vezes, e muda o mecanismo de migração da fronteira gêmea do modo comumente aceito para um novo. "

Os pesquisadores usaram uma liga de magnésio composta por neodímio e prata como parte de seu estudo. Esta liga contém propriedades mecânicas superiores em temperatura ambiente e elevada.

Eles encontraram melhorias significativas na tensão de cisalhamento, por 33 vezes, e o limite de deformação elástica ocorreu quando o limite dos gêmeos foi preenchido com neodímio e prata.

O aumento da densidade de carga entre a prata e o neodímio com o magnésio indicou uma ligação mais forte e o fortalecimento do gêmeo. Conforme a força é aplicada, o magnésio é empurrado para o neodímio e para longe da prata, criando um mais forte, liga leve.

"Nosso trabalho demonstra que a análise em escala atômica da estrutura e química da segregação de soluto em ligas metálicas com composições complexas agora é possível, "Professor Nie disse.