Deformazione e frattura controllata dalla dislocazione interfacciale in compositi nanostratificati. La spaziatura delle dislocazioni interfacciali, che assecondano la deformazione disadattata tra le fasi di ferrite e cementite, determina lo stress di fase e la rete di dislocazione interfacciale nei modelli nanolayered-perlite. Vari modi di deformazione anelastica inizialmente attivati sono osservati in base alla spaziatura di dislocazione interfacciale perché lo sforzo di fase e la rete di dislocazione interfacciale influenzano il taglio/sollecitazione normale risolto e lo sforzo di taglio/normale risolto critico per ciascuna modalità di deformazione anelastica, rispettivamente. Quindi, le distanze di dislocazione interfacciale possono essere un parametro chiave che controlla la duttilità degli acciai perlitici trafilati e ci porta verso una maggiore duttilità degli acciai perlitici trafilati. Credito:Università di Kanazawa
Acciaio perlitico, o perlite, è uno dei materiali più resistenti al mondo, e può essere trasformato in lungo, fili sottili. La forza della perlite le consente di sostenere pesi molto pesanti, e ha la capacità unica di allungarsi e contrarsi senza rompersi (duttilità). La duttilità è importante per costruire ponti, perché anche i materiali molto resistenti possono rompersi se sottoposti a stiramento se non sono sufficientemente duttili. Questo è il motivo per cui le strutture in calcestruzzo possono ancora crollare durante i violenti terremoti. La perlite viene utilizzata per i ponti sospesi per aiutarli a resistere a forti scosse pur sostenendo un peso elevato.
La perlite è composta da nanostrati alternati di cementite e ferrite. La cementite lo rende resistente, mentre la ferrite lo rende duttile. Però, fino ad ora, i ricercatori non sapevano esattamente come i due lavorassero insieme per dare alla perlite la sua qualità speciale, o come controllare le loro dinamiche per progettare un materiale ancora migliore. I ricercatori della Kanazawa University hanno scoperto che le interruzioni, o dislocazioni, nella disposizione degli atomi lungo l'interfaccia tra uno strato di cementite e uno di ferrite proteggono la cementite dalla frattura per stiramento o compressione. Il loro studio è stato pubblicato il mese scorso sulla rivista Acta Materialia .
"La distanza tra le dislocazioni su un'interfaccia cementite-ferrite determina il modo in cui la deformazione viaggia attraverso i nanostrati, " affermano gli autori. "La manipolazione della struttura della dislocazione e la distanza tra le dislocazioni può controllare la duttilità della perlite".
I ricercatori hanno utilizzato simulazioni al computer per vedere come un filo di perlite si sarebbe deformato con dislocazioni di diversi orientamenti e diverse distanze tra loro lungo l'interfaccia ferrite-cementite. Hanno scoperto che particolari strutture e distanze di dislocazione potrebbero impedire la formazione o la diffusione di crepe in tutto lo strato di cementite.
"Aumentare la duttilità della perlite significa che può resistere a più sollecitazioni di taglio senza rompersi o strapparsi, " affermano gli autori. Ciò potrebbe portare a una nuova generazione di materiali per la costruzione di edifici e ponti in grado di resistere a terremoti più forti.
I ricercatori ritengono che la manipolazione di dislocazioni costituite da interi gruppi di atomi potrebbe essere una tecnica generale per migliorare non solo la duttilità ma altre proprietà dei materiali per soddisfare particolari esigenze ingegneristiche e costruttive.
