Un descubrimiento fundamental que altera nuestra comprensión actual de cómo los metales se solidifican y forman patrones cristalinos puede ayudar a conducir a un mejor control de los procesos de fundición y soldadura. También explica cómo los copos de nieve y muchos patrones minerales se forman naturalmente.
Reexaminando datos de su experimento de 20 años de la NASA que involucra la congelación y fusión repetidas de materiales de alta pureza en microgravedad, Martin Glicksman, profesor de investigación en ciencia de materiales y el Presidente Allen Henry en el Instituto de Tecnología de Florida, trabajando con Kumar Ankiten la Escuela de Materia, Transporte y Energía de la Universidad Estatal de Arizona, descubrió la forma en que la naturaleza guía la formación de patrones complejos en materiales que cristalizan.
Glicksman descubrió un campo de energía que afecta a todas las sustancias cristalizantes, que calificó como el campo de sesgo que, según él, es la forma natural de guiar las microestructuras dendríticas celulares y ramificadas que se forman durante la solidificación de la mayoría de los metales y aleaciones.
"En las últimas fases de fusión, los cristales en forma de aguja cambiaron repentinamente a esferas, y así por primera vez, cuando vimos partículas estacionarias derritiéndose en microgravedad y observamos su notable cambio de forma", dijo Glicksman.
"Dije", agregó, "'Debe haber algo más que el ruido'".
Anteriormente, y aún así, muchos científicos creen que lo que causa la formación del patrón es el ruido aleatorio, cualquier vibración sonora o perturbaciones que actúen sobre un material solidificante. Glicksman y Ankit han encontrado una fuente de energía interna sutil, el campo de sesgo, que realmente ocurremodula la velocidad de la interfaz sólido / líquido a escalas pequeñas y termina creando estructuras notablemente complejas. Ese hallazgo se ha confirmado teóricamente y a través de métodos de simulación avanzados.
"Tuvimos la suerte de realizar experimentos en microgravedad, donde inicialmente se sugirió la idea del campo de sesgo para explicar la aparición de patrones de fusión inusuales", dijo Glicksman. "Ahora tenemos una sólida teoría termodinámica y pruebas para respaldar esa idea".
Glicksman y Ankit publicaron recientemente sus hallazgos que prueban la existencia de campos de sesgo en la revista Metales .
Debido a que el proceso de solidificación de metales produce micro-patrones internos en forma de rama que perturban la homogeneidad química de los materiales de fundición, tener una mejor comprensión del papel del campo de sesgo en su formación abre caminos para que los ingenieros realicen mejoras en los materiales de fundición y soldadura comúnmenteutilizado en todo, desde automóviles y aviones hasta instrumentos médicos.
"Si esperamos mejoras en la estructura de fundiciones, soldaduras y otros procesos de solidificación, debemos conocer y aplicar la física correcta", dijo Glicksman. "Este descubrimiento podría conducir a mejoras en el proceso metalúrgico".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Florida . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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