Los metales se fortalecen con el aumento de la temperatura a tasas de deformación extremas

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería mecánica
• Física de los materiales

Sus antecedentes:

• La resistencia del material está influenciada por las tasas de deformación de prueba debido a las limitaciones cinéticas del movimiento del defecto.
• El aumento de las tasas de deformación activa más mecanismos de fortalecimiento, mejorando la resistencia del material.
• Los métodos tradicionales luchan por acceder al régimen de transición para estos mecanismos de fortalecimiento.

Objetivo del estudio:

• Para investigar la resistencia del material a velocidades de deformación extremas (mayores de 10^6 s^-1).
• Para explorar el efecto de la temperatura en la resistencia del material en estas condiciones extremas.
• Comprender los mecanismos de deformación subyacentes responsables de los cambios de resistencia observados.

Principales métodos:

• Se utilizaron pruebas de impacto microballistic para lograr tasas de deformación superiores a 10^6 s^-1 sin conflación de choque.
• Probó la resistencia del cobre puro, el titanio y el oro a diferentes temperaturas.
• Analizó la transición en los mecanismos de deformación de los procesos activados térmicamente al transporte balístico.

Principales resultados:

• Se observó un aumento contraintuitivo del 30% en la resistencia del cobre para un aumento de la temperatura de 157 °C.
• Este efecto anómalo de fortalecimiento térmico también se observó en el titanio y el oro puros.
• Identificamos un cambio en el control de la deformación de la activación térmica al transporte de la dislocación balística con la resistencia del fonón.

Conclusiones:

• El refuerzo térmico anómalo surge de un cambio en el mecanismo de deformación a tasas de deformación extremas.
• Las interacciones de fonones juegan un papel crucial en la resistencia experimentada por las dislocaciones bajo el transporte balístico.
• Los resultados proporcionan una base para mejorar el modelado de las propiedades de los materiales en la fabricación de alta velocidad y el transporte hipersónico.