Perché i metalli si rovinano?

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I ricercatori del MIT hannno cercato di capire quali caratteristiche di una struttura metallica tendono a favorire l’infragilimento di un materiale. Ad esempio, i tubi per il trasporto del petrolio sono posti a centinaia di metri sotto la superficie dell’oceano. Spesso a queste profondità l’ambiente è altamente acido, a causa della presenza di idrogeno. Condizione che rende più fragili le superleghe di nichel utilizzate per i rivestimenti dei tubi, con la conseguente formazione di fratture e perdite. Nello specifico, i ricercatori americani hanno determinato che semplici cambiamenti nella trasformazione possono modificare la struttura del metallo e ridurre la possibilità di danni, estendendo la durata operativa dei tubi in tutta sicurezza. “Vogliamo progettare una nuova affidabilità del metallo” afferma Michael Demkowicz, professore di scienza dei materiali e ingegneria al MIT. Ottenere materiali più resistenti permetterebbe una minore rotazione dei componenti, comportando un risparmio significativo. “La novità del nostro studio è rappresentata dalla strategia utilizzata per osservare la microstruttura del materiale, e qual è il suo ruolo all’origine dell’infragilimento” spiega Matteo Seita, un altro autore dello studio. Attraverso questa analisi, i ricercatori hanno scoperto che i bordi di grano – i confini tra i singoli cristalli microscopici – sono i punti in cui tendono a formarsi crepe in un metallo. Ma determinate disposizioni di questi bordi rendono molto meno probabile la formazione di crepe. Un particolare tipo di bordo, chiamato coherent twin boundary (CTB), svolge un doppio ruolo nella formazione delle fratture. I CTB hanno meno probabilità di diffondere crepe preesistenti attraverso il metallo, ma sono anche i responsabili principali delle incrinature incipienti che formano. Come hanno detto i ricercatori, i CTB “incoraggiano l’iniziazione, ma resistono alla propagazione.”

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