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#Actualités du secteur
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Microfissures de résistance de fatigue en métal
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Le nanostructure stratifié nouveau donne la résistance comme un os en acier à la rupture sous l'effort répété
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Une équipe de chercheurs au MIT et le Japon et en Allemagne a trouvé une manière de réduire considérablement les effets de la fatigue en métal en incorporant un nanostructure stratifié dans l'acier. Structurer posé donne à l'acier un genre de résilience comme un os, lui permettant de déformer sans permettre la diffusion des microfissures qui peuvent mener à la défaillance de fatigue.
La fatigue en métal peut mener à brusque et les échecs parfois catastrophiques dans les pièces qui subissent ont répété le chargement, ou l'effort. C'est une cause importante d'échec dans les composants structurels de tout des avions et du vaisseau spatial aux ponts et aux centrales. En conséquence, de telles structures sont typiquement établies avec les marges de sécurité larges qui s'ajoutent aux coûts.
Les résultats sont décrits dans un papier en la Science de journal par C. Cem Tasan, Thomas B. King Career Development Professor de la métallurgie au MIT ; Meimei Wang, un postdoc dans son groupe ; et six autres à l'université de Kyushu au Japon et à Max Planck Institute en Allemagne.
Les « charges sur les composants structurels tendent à être cycliques, » Tasan dit. Par exemple, un avion passe par les changements répétés de pressurisation pendant chaque vol, et les composants de beaucoup de dispositifs à plusieurs reprises pour augmenter et contracter en raison des cycles de chauffage et de refroidissement. Tandis que de tels effets sont typiquement lointains au-dessous des genres de charges qui feraient déformer de manière permanente ou échouer des métaux immédiatement, ils peuvent causer la formation des microfissures, qui au-dessus des cycles répétés de la diffusion d'effort un peu autre et plus large, créant finalement assez d'un secteur faible que le morceau entier peut rompre soudainement.
inspiré par la nature
Tasan et son équipe étaient par la manière nature inspirée adresse le même genre de problème, faisant de la place légers mais très résistants à la propagation des fissures. Un facteur important dans la résistance de la fracture est sa structure mécanique hiérarchique, avec différents modèles des vides et des connexions à beaucoup de différentes échelles de longueur, et une structure interne comme un trellis qui combine la force avec le poids léger.
Ainsi l'équipe a étudié les microstructures qui imiteraient ceci dans un alliage en métal, développant un genre d'acier qui a trois caractéristiques principales, qui combinent pour limiter la diffusion des fissures qui font la forme :
Une structure posée qui tend à garder des fissures de la propagation au delà des couches où elles commencent.
Phases microstructurales avec différents degrés de dureté, qui se complètent, ainsi quand une fente commence à former, « chaque fois qu'il veut propager plus loin, elle doit suivre un chemin grand consommateur d'énergie, » et le résultat est une grande réduction d'une telle propagation.
Une composition métastable — des secteurs minuscules dans elle sont portés en équilibre entre les différents états stables, encore plus de flexible que d'autres, et leurs transitions de phase peuvent aider à absorber l'énergie des fissures de propagation et à mener même les fissures pour fermer le support.
La prochaine étape, Tasan dit, est de mesurer le matériel aux quantités qui pourraient être commercialisées, et définit quelles applications bénéficieraient plus.
La recherche a été soutenue par le Conseil " Recherche " européen et le département du MIT de la science des matériaux et de l'ingénierie.
Résumé de résistance comme un os de fente en aciers métastables hiérarchiques de nanolaminate
Les défaillances de fatigue créent d'énormes risques pour toutes les structures machinées, aussi bien que pendant des vies humaines, motivant de grands facteurs de sécurité dans la conception et, de ce fait, l'utilisation inefficace des ressources. Inspiré par l'excellente dureté de fracture de l'os, nous avons exploré la résistance de fatigue en aciers multiphasés metastability-aidés. Nous prouvons ici que quand les microstructures en acier sont hiérarchiques et stratifiées, semblable à la sous-structure de l'os, résistance supérieure de fente pouvons être réalisés. Nos résultats indiquent qu'accordant la structure d'interface, la distribution, et la stabilité de phase pour activer simultanément les micromechanisms multiples qui résistent la propagation des fissures est principale pour le saut observé dans la réponse mécanique. Les propriétés exceptionnelles ont permis par cette stratégie de fournir des conseils pour tous les efforts fatigue-résistants de conception d'alliage.