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La nouvelle configuration de Nanotwin renforce les métaux.

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La nouvelle configuration de Nanotwin renforce les métaux. dans - - - MATERIAUX USINAGE Nanotwins

 

Il a été démontré que les nanotwins améliorent la résistance et d’autres propriétés des métaux. Une nouvelle étude montre que la force peut encore être améliorée en faisant varier l’espace entre les nanotwins. (Crédit Photo: @Gao Lab / Brown University)

Une équipe de chercheurs de l’Université Brown et de l’Institut de recherche sur les métaux de l’Académie chinoise des sciences a mis au point une nouvelle méthode d’utilisation des nanotwins pour renforcer les métaux. Les nanotwins sont les minuscules frontières linéaires dans le réseau atomique d’un métal qui ont des structures cristallines identiques de chaque côté. Les chercheurs ont constaté que la modification de l’espacement entre les limites jumelles, plutôt que le maintien d’un espacement constant, produit unamélioration substantielle de la résistance du métal et de l’écrouissage: degré de résistance d’un métal lorsqu’il est déformé. « Ce travail traite de ce que l’on appelle un matériau dégradé, c’est-à-dire un matériau dont la composition interne varie progressivement », a déclaré Huajian Gao, professeur à la School of Engineering de Brown, dans un communiqué. «Les matériaux à gradient sont un domaine de recherche brûlant car ils ont souvent des propriétés souhaitables par rapport aux matériaux homogènes. Dans ce cas, nous voulions voir si un gradient d’espacement nanotwine produisait de nouvelles propriétés. ”

Dans une étude précédente, les chercheurs ont découvert que les nanotwins eux-mêmes pourraient améliorer les performances des matériaux. Par exemple, le cuivre nanométrique s’est révélé être beaucoup plus résistant que le cuivre standard. Le cuivre nanométrique a également une résistance exceptionnellement élevée à la fatigue.

Pour la nouvelle étude, les chercheurs ont développé des échantillons de cuivre en utilisant quatre composants distincts, chacun avec un espacement de nanotwins différent, allant de 29 nanomètres entre limites à 72 nanomètres.

Les échantillons de cuivre étaient composés de différentes combinaisons des quatre composants disposés dans des ordres différents sur toute l’épaisseur de l’échantillon.

Les chercheurs ont ensuite testé la résistance de chaque échantillon composite et de chacun des quatre composants et ont découvert que tous les composites étaient plus puissants que la résistance moyenne des quatre composants à partir desquels ils étaient fabriqués. L’un des composites était en réalité plus fort que le plus puissant de ses composants.

« Pour donner une analogie, nous pensons qu’une chaîne est aussi forte que son maillon le plus faible », a déclaré Gao. « Mais ici, nous avons une situation dans laquelle notre chaîne est en réalité plus forte que son lien le plus fort, ce qui est vraiment assez incroyable. »

Dans d’autres tests, les composites avaient également des taux de durcissement au travail supérieurs à la moyenne de leurs composants. Ils ont également effectué des simulations informatiques de la structure atomique des échantillons sous contrainte et ont constaté qu’au niveau atomique, les métaux réagissent à la contrainte par le mouvement de dislocation, soit les défauts de ligne de la structure cristalline où les atomes sont déplacés.

Les chercheurs ont également découvert lors de simulations que la densité de dislocations était significativement plus élevée dans le cuivre à gradient que dans un métal normal.

« Nous avons trouvé un type unique de luxation que nous appelons des grappes de luxations concentrées, qui conduisent à des luxations d’un ordre de grandeur plus dense que la normale », a déclaré Gao. « Ce type de dislocation ne se produit pas dans d’autres matériaux et c’est pourquoi ce gradient de cuivre est si fort. »

Selon Gao, d’autres gradients nanotwins pourraient être utilisés pour améliorer les propriétés d’autres métaux.

La source: rdmag.com

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