Crio

Investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) han utilizado una técnica llamada crioforjado para manipular titanio puro en dimensiones a nanoescala a temperaturas ultrabajas para producir titanio "nanohermanado" extrafuerte sin sacrificar la ductilidad.

"Este estudio es la primera vez que alguien produce una estructura pura de nanogemelos en material a granel", dice Andrew Minor, líder del proyecto del estudio y director del Centro Nacional de Electrones en Molecular Foundry, una instalación de usuarios de nanociencia en Berkeley Lab. "Con el titanio nanotwinned, ya no tenemos que elegir entre resistencia y ductilidad, sino que podemos lograr ambas".

Las propiedades mecánicas de los metales dependen en parte de sus granos: las áreas cristalinas individuales de patrones atómicos repetidos que forman la estructura interna del material. La reducción del tamaño de los granos aumenta la resistencia de un material, pero a expensas de otras cualidades como la ductilidad.

"La resistencia de un material normalmente se correlaciona con el tamaño de los granos interiores: cuanto más pequeños, mejor", dice Minor, "pero la alta resistencia y la ductilidad generalmente son propiedades mutuamente excluyentes".

Los nanogemelos son una disposición atómica en la que los límites de la estructura cristalina se alinean simétricamente como imágenes especulares. Para crear titanio nanohermanado, el equipo de investigación utilizó la crioforja.

La técnica comienza con un cubo de titanio puro al 99,95 % o más colocado en nitrógeno líquido a menos 321 °F. Mientras el cubo está sumergido, se aplica compresión a cada eje del cubo. Bajo estas condiciones, la estructura del material comienza a formar límites de nanogemelos. Posteriormente, el cubo se calienta a 750 ° F para eliminar cualquier defecto estructural que se haya formado entre los límites gemelos.

Los investigadores descubrieron que el nanohermanamiento duplicaba la resistencia del metal y aumentaba su ductilidad en un 30 % a temperatura ambiente. A temperaturas muy bajas, la mejora fue aún más espectacular: el titanio nanogemelo pudo duplicar su longitud antes de fracturarse.