p Para entender exatamente como os metais respondem à compressão de alta taxa em simulações de dinâmica molecular, Os cientistas do LLNL usam novos métodos de microscopia in silico para revelar defeitos na estrutura do cristal (objetos de linha verde e vermelha e objetos de superfície cinza na parte superior) enquanto removem todos os átomos (bolas amarelas na parte inferior) para maior clareza. Crédito:Laboratório Nacional Lawrence Livermore
p Para resolver um quebra-cabeça de 100 anos na metalurgia sobre por que os monocristais apresentam endurecimento em estágio enquanto outros não, Cientistas do Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL) levaram isso ao nível atomístico. p A pesquisa aparece na edição de 5 de outubro de
Materiais da Natureza .
p Por milênios, os humanos exploraram a propriedade natural dos metais para se tornarem mais fortes ou endurecerem quando deformados mecanicamente. Em última análise, enraizado no movimento de deslocamentos, mecanismos de endurecimento de metal permaneceram na mira dos metalúrgicos físicos por mais de um século.
p A equipe liderada pelo cientista de materiais do LLNL, Vasily Bulatov, realizou simulações atomísticas nos limites da supercomputação que são suficientemente grandes para serem estatisticamente representativas da plasticidade cristalina macroscópica, mas totalmente resolvidas para examinar as origens do endurecimento de metal em seu nível mais fundamental de movimento atômico. As simulações foram realizadas nos supercomputadores Vulcan e Lassen no supercomputador Livermore e Mira no Argonne Laboratory Computational Facility.
p As causas básicas do endurecimento de metal permaneceram desconhecidas até 86 anos atrás, quando deslocamentos - defeitos curvilíneos de cristal feitos por desordem de rede - foram propostos como responsáveis pela plasticidade do cristal. Apesar da conexão causal direta entre os deslocamentos e a plasticidade do cristal estar firmemente estabelecida, nenhuma equipe observou o que os deslocamentos fazem in situ - durante a deformação - no material a granel.
Crédito:Laboratório Nacional Lawrence Livermore p "Contamos com um supercomputador para esclarecer o que causa o endurecimento do metal, Bulatov disse. "Em vez de tentar derivar o endurecimento dos mecanismos subjacentes do comportamento de deslocamento, que tem sido a aspiração da teoria do deslocamento por décadas, realizamos simulações de computador em escala ultra-grande em um nível ainda mais básico - o movimento dos átomos de que o cristal é feito. "
p A equipe demonstrou que o notório endurecimento escalonado (inflexão) de metais é uma consequência direta da rotação do cristal sob tensão uniaxial. Em desacordo com visões amplamente divergentes e contraditórias na literatura, os pesquisadores descobriram que os mecanismos básicos do comportamento de deslocamento são os mesmos em todos os estágios de endurecimento do metal.
p "Em nossas simulações, vimos exatamente como o movimento de átomos individuais se traduz no movimento de deslocamentos que se combinam para produzir o endurecimento do metal, "Bulatov disse.
