Illustration schématique d'un BP, un Go, et un CB. (A) PB, une frontière entre deux grains de type de réseau différent. (B) GB, une frontière entre deux grains de même type de réseau mais d'orientations cristallographiques différentes. (C) CB, défini par une discontinuité nette d'au moins une concentration élémentaire à l'intérieur d'une région de réseau continu, par exemple., un gradient chimique très prononcé. Notez que nos CB n'impliquent aucun changement dans la structure cristalline ou l'orientation du réseau. Les différentes couleurs représentent des atomes de différents types d'éléments. Crédit: Avancées scientifiques (2020). DOI :10.1126/sciadv.aay1430
Une équipe de chercheurs de Chine, Allemagne, Le Japon et les Pays-Bas ont trouvé un moyen d'utiliser l'ingénierie des frontières chimiques pour créer un acier solide et flexible sans avoir besoin d'une teneur élevée en carbone. Dans leur article publié dans la revue Avancées scientifiques , le groupe décrit sa technique et son efficacité lors des tests.
Les chercheurs notent que leur travail était basé sur le besoin d'aciers plus légers à haute résistance pour une utilisation dans les transports et d'autres projets d'infrastructure. Ils notent en outre que la plupart des aciers à haute résistance, en particulier celui avec la résistance à la traction ultime, nécessite un niveau élevé de carbone ou d'autres éléments coûteux. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont démontré que l'ingénierie chimique des frontières peut être utilisée pour fabriquer de l'acier à haute résistance sans avoir besoin d'ajouter du carbone ou d'autres éléments.
L'ingénierie chimique des limites est une technique par laquelle de très petits défauts dans la microstructure d'un matériau, comme l'acier, conduire à la création de gradients chimiques aigus. Lorsqu'il est utilisé avec de l'acier, le résultat est une alternance de grains de martensite et d'austénite, ce qui rend l'acier plus léger qu'il ne le serait autrement. Des recherches antérieures ont montré que la création de minuscules défauts dans l'acier pourrait être utilisée pour produire un acier robuste moins cher, mais cela avait tendance à entraîner des dommages lorsqu'il était exposé à des contraintes ou à la chaleur.
Pour contourner les problèmes antérieurs liés à l'utilisation de l'ingénierie des frontières chimiques, les chercheurs ont utilisé une technique qui a généré des limites chimiques entre les domaines de grains d'austénite qui alternaient avec de petites quantités de manganèse. Leur processus impliquait de laminer à froid de l'acier à faible teneur en carbone, puis de le soumettre à un traitement de réversion d'austénite standard pendant deux heures. L'acier a ensuite été chauffé jusqu'à une région d'austénite monophasique et refroidi à température ambiante. Pendant la phase de refroidissement, le métal s'est installé en différentes phases jusqu'à atteindre son état final. L'équipe a testé sa technique en créant des échantillons à l'aide de l'ingénierie des frontières chimiques et d'autres à l'aide de la technique standard. Ils ont découvert que leur nouvelle technique produisait un acier plus résistant sans aucune perte de flexibilité par rapport à la méthode standard. Ils ont également constaté que les tests ont montré que l'acier créé à l'aide de la nouvelle technique avait un niveau de résistance supérieur à 2,0 GPa.
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