Pesquisadores do Instituto de Mecânica da Academia Chinesa de Ciências, em parceria com cientistas de Cingapura e dos EUA, descobriram que os precipitados em nanoescala fornecem uma fonte de deslocamento sustentável única em estresse suficientemente alto.

Os cientistas descobriram que nanoprecipitados densamente dispersos servem simultaneamente como fontes de deslocamento e obstáculos, levando a um mecanismo de deformação sustentável e de auto-endurecimento que aumenta a ductilidade e a resistência. Os resultados foram publicados em PNAS em 24 de fevereiro, 2020.

Em materiais estruturais, a resistência à deformação é de vital importância, especificamente resistência ao início da deformação plástica ou escoamento; a tensão neste ponto representa a resistência do material. Enquanto isso, quanto um metal pode deformar plasticamente - sua ductilidade - é outra medida importante. Tanto a resistência quanto a ductilidade dependem do movimento dos deslocamentos do metal.

O movimento de uma luxação torna-se mais difícil se alguma barreira ou descontinuidade entrar no caminho da luxação, isso é, os materiais são endurecidos. Entre muitas rotinas de endurecimento, o endurecimento de precipitado foi bem estabelecido e amplamente utilizado em materiais de engenharia como ligas de Al, Super ligas de Ni, aço, e recentemente descobriram ligas de alta entropia.

Os precipitados servem como obstáculos para o deslizamento de deslocamento e causam o endurecimento do material. Contudo, eles podem causar falha prematura e diminuição da ductilidade. Obstáculos ao deslizamento de deslocamento muitas vezes levam a alta concentração de estresse e até mesmo a microfissuras, uma causa da localização de deformação progressiva e a origem do conflito resistência-ductilidade.

De acordo com os pesquisadores, a chave para mitigar a compensação convencional entre resistência e ductilidade é empregar um mecanismo de endurecimento suave, mas homogêneo, em um alto nível de tensão. Os nanoprecipitados fornecem um mecanismo de deformação sustentável e de auto-endurecimento que aumenta a ductilidade e a resistência. A condição para alcançar a nucleação de deslocamento sustentável de um nanoprecipitado é governada pela incompatibilidade de rede entre o precipitado e a matriz.

Dr. Peng Shenyou, autor do estudo, disse "A interação das duas escalas de comprimento, tamanho e espaçamento do precipitado, pode ser utilizado como um motivo de design ideal para produzir uma excelente combinação de resistência e ductilidade, além de fornecer um critério para selecionar o tamanho e o espaçamento do precipitado no design do material. "

Essas descobertas estabelecem uma base para a otimização da resistência-ductilidade por meio de nanoprecipitados densamente dispersos em sistemas de liga de vários elementos.