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Un cráter formado por un láser en el metal titanio.

Biblioteca de fotografías científicas / Alamy

Calentar metales a veces puede hacerlos más fuertes, a pesar de la idea común de que temperaturas más altas simplemente los hacen flexibles. Este sorprendente fenómeno podría conducir a una mejor comprensión de importantes procesos industriales y hacer aviones más resistentes.

«Era tan inesperado o al revés de lo que se podría ver convencionalmente», dice Ian Dowding en el Instituto de Tecnología de Massachusetts. Juntos con Christopher Schuh En la Universidad Northwestern de Illinois, descubrió el extraño efecto bombardeando metales con diminutos proyectiles.

Los investigadores utilizaron un láser para lanzar partículas microscópicas de óxido de aluminio hacia muestras calentadas de los metales cobre, oro y titanio a velocidades de miles de kilómetros por hora.

Una cámara de alta velocidad registró el impacto y el rebote de estos diminutos proyectiles al impactar en cada muestra de metal, proceso iluminado por otro láser. A partir de las trayectorias de las partículas y del tamaño de los cráteres que dejaron en los metales, Dowding y Schuh calcularon la fuerza de cada metal y determinó cómo cambiaba con el aumento de temperaturas.

El cobre se fortaleció aproximadamente un 30 por ciento después de que el equipo aumentó su temperatura en 157°C. Lo más sorprendente es que a 177°C (350°F), este material típicamente blando demostró ser tan resistente como algunos tipos de acero.

Generalmente, el calor ablanda los metales porque afloja parte de la enlaces entre átomos metálicos, dice Schuh. Entonces, cuando se ejerce presión sobre el metal, algunos átomos se deslizan “descuidadamente” y se reconectan en otra parte dentro de él, deformando el material y haciéndolo flexible.

Después de profundizar en los cálculos de otros investigadores sobre las propiedades de los metales en condiciones extremas, Schuh dice que él y Dowding aprendieron que las micropartículas golpean los metales demasiado rápido para que se produzca este deslizamiento descuidado. Y a temperaturas más altas, más ondas de calor o sonido atravesaron el metal y dificultaron que la ruptura de enlaces se extendiera por el metal.

Aunque este resultado ya se había predicho antes, «esta investigación ahora proporciona evidencia experimental para el concepto», dice Mostafa Hasani en la Universidad de Cornell en Nueva York.

Si bien el fenómeno de «más calor es más fuerte» ocurrió bajo condiciones de laboratorio cuidadosamente controladas, Schuh dice que puede ocurrir sin ser detectado en una variedad de procesos industriales del mundo real. Por ejemplo, los procesos de corte y alisado, que implican granallar materiales con partículas rápidas de arena o chorros de agua, pueden estar cambiando inadvertidamente el resistencia de los materiales. El efecto también podría entrar en juego en algunos tipos de impresión 3D donde las partículas de “tinta” se mueven muy rápidamente.

Aún así, parte de la física detrás de este hallazgo sigue sin estar clara. Los investigadores saben que aumentar el calor eventualmente calentará el metal hasta su punto de fusión, pero futuros experimentos deben determinar las temperaturas más altas posibles para que se produzca este efecto fortalecedor, dice Schuh.

Artículo modificado el 23 de mayo de 2024.

Aclaramos las posibles aplicaciones de este fenómeno de fortalecimiento en algunos metales calentados.

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