Sinergia Estructural de Compuestos de NanoAl2O3/NanoAl con Altas Propiedades Termomecánicas y Ductilidad
Autores: Kutzhanov, Magzhan K.; Matveev, Andrei T.; Bondarev, Andrey V.; Shchetinin, Igor V.; Konopatsky, Anton S.; Shtansky, Dmitry V.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Combinación
NanoAl2O3/nanoAl compuestos
Alta resistencia
Ductilidad
Rango de temperatura
Propiedades termomecánicas
Licencia
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Consultas: 4
Citaciones: Sin citaciones
Lograr una combinación de alta resistencia y ductilidad en compuestos metálicos sigue siendo una tarea difícil, y es especialmente desafiante en un amplio rango de temperaturas. Aquí, se obtuvieron compuestos de nanoAl2O3/nanoAl con alta resistencia a la tracción y compresión y excelente ductilidad a 25 y 500 grados C utilizando nanopolvos de Al y Al2O3 a través de una combinación de molienda de bolas de alta energía (HEBM) y sinterización por plasma de chispa (SPS). Siendo aproximadamente tres veces más ligeros que el acero de alta resistencia convencional (con una densidad de 2.7 g/cm3 frente a 7.8 g/cm3 para el acero), los materiales de nanoAl2O3/nanoAl demostraron resistencia a la tracción y elongación antes de la falla comparables a las del acero. Los compuestos de nanoAl2O3/nanoAl se reforzaron con dos tipos de NPs de Al2O3, formados in situ e introducidos en la mezcla de polvo. Los materiales resultantes tenían una microestructura bimodal compuesta de Al con granos micrónicos y submicrónicos rodeados por un marco de Al/Al2O3 cuyos componentes estructurales estaban todos en el rango de tamaño de 20-50 nm. Entre las composiciones estudiadas (0, 1, 2, 3, 4, 5, 10 y 20 % en peso de Al2O3), el material Al-3%Al2O3 mostró las mejores propiedades termo-mecánicas, como una resistencia a la tracción de 512 MPa y 280 MPa y una resistencia a la compresión de 489 MPa y 344 MPa a 25 y 500 grados C, respectivamente, con una elongación hasta la falla del 15-18%. Estos resultados muestran la promesa de los compuestos de nanoAl2O3/nanoAl para su uso como pequeños elementos en las industrias automotriz y de aviación.
Descripción
Lograr una combinación de alta resistencia y ductilidad en compuestos metálicos sigue siendo una tarea difícil, y es especialmente desafiante en un amplio rango de temperaturas. Aquí, se obtuvieron compuestos de nanoAl2O3/nanoAl con alta resistencia a la tracción y compresión y excelente ductilidad a 25 y 500 grados C utilizando nanopolvos de Al y Al2O3 a través de una combinación de molienda de bolas de alta energía (HEBM) y sinterización por plasma de chispa (SPS). Siendo aproximadamente tres veces más ligeros que el acero de alta resistencia convencional (con una densidad de 2.7 g/cm3 frente a 7.8 g/cm3 para el acero), los materiales de nanoAl2O3/nanoAl demostraron resistencia a la tracción y elongación antes de la falla comparables a las del acero. Los compuestos de nanoAl2O3/nanoAl se reforzaron con dos tipos de NPs de Al2O3, formados in situ e introducidos en la mezcla de polvo. Los materiales resultantes tenían una microestructura bimodal compuesta de Al con granos micrónicos y submicrónicos rodeados por un marco de Al/Al2O3 cuyos componentes estructurales estaban todos en el rango de tamaño de 20-50 nm. Entre las composiciones estudiadas (0, 1, 2, 3, 4, 5, 10 y 20 % en peso de Al2O3), el material Al-3%Al2O3 mostró las mejores propiedades termo-mecánicas, como una resistencia a la tracción de 512 MPa y 280 MPa y una resistencia a la compresión de 489 MPa y 344 MPa a 25 y 500 grados C, respectivamente, con una elongación hasta la falla del 15-18%. Estos resultados muestran la promesa de los compuestos de nanoAl2O3/nanoAl para su uso como pequeños elementos en las industrias automotriz y de aviación.