Os cientistas mediram a deformação plástica que aconteceu quando uma pequena sonda exerceu força sobre os espécimes micropilar com várias orientações do eixo de carregamento. Crédito:Instituto Nacional de Ciência de Materiais (NIMS)
Os metais que contêm siliceto de nióbio são materiais promissores que podem suportar altas temperaturas e melhorar a eficiência das turbinas a gás em usinas de energia e aeronaves. Mas tem sido difícil determinar com precisão suas propriedades mecânicas devido às suas estruturas cristalinas complexas. Agora, cientistas da Universidade de Kyoto, no Japão, mediram o que acontece no nível micro quando a pressão é aplicada em pequenas amostras desses materiais. A abordagem, publicado no jornal Ciência e Tecnologia de Materiais Avançados , poderia ajudar os cientistas a obter as medições precisas necessárias para entender o comportamento em nível atômico de cristais complexos para desenvolver componentes mais tolerantes ao calor em turbinas a gás.
"Nossos resultados demonstram a vanguarda da pesquisa sobre o comportamento da deformação plástica em materiais cristalinos, "diz Kyosuke Kishida, o autor correspondente do estudo.
A deformação plástica descreve a distorção que ocorre no nível atômico quando uma força sustentada é aplicada a um cristal. É difícil medir em cristais complexos. Kishida e seus colegas têm usado uma nova abordagem para medir sistematicamente a deformação plástica em cristais que se mostram promissores para uso em turbinas a gás de alta temperatura.
Neste estudo, eles mediram a deformação plástica em um siliceto de nióbio chamado α-Nb5Si3. Minúsculos 'micropilares' desses cristais foram expostos a quantidades muito pequenas de estresse usando uma máquina com um penetrador de perfuração plana em sua extremidade. A tensão foi aplicada a diferentes faces da amostra para determinar onde e como a deformação plástica ocorre dentro do cristal. Ao usar microscopia eletrônica de varredura nas amostras antes e depois do teste, eles foram capazes de detectar os planos e direções em que ocorreu a deformação. Isso foi seguido por estudos de simulação baseados em cálculos teóricos para entender melhor o que estava acontecendo no nível atômico. Finalmente, a equipe comparou os resultados com os de um siliceto de molibdênio contendo boro (Mo 5 SiB 2 ) que haviam examinado anteriormente.
"Descobrimos que a falha instantânea ocorre com bastante facilidade em α-Nb 5 Si 3 , que está em marcante contraste com Mo 5 SiB 2 , "diz Kishida.
Isso pode significar α-Nb 5 Si 3 está em desvantagem em relação a Mo 5 SiB 2 para uso como um componente de reforço em ligas à base de metal. Kishida e sua equipe pensam, Contudo, que a fragilidade inerente a este material pode ser melhorada adicionando outros elementos de liga.
A equipe planeja usar a abordagem para estudar as propriedades mecânicas de outros materiais cristalinos com estruturas complexas.
