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Fragilización por metal líquido (LME)

1930
  • Adolph S. Rehbinder
Científico de materiales que analiza en laboratorio la fractura de un metal debido a la fragilización por metal líquido.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

La fragilización por metal líquido es un fenómeno en el que un metal sólido normalmente dúctil experimenta una grave pérdida de ductilidad y falla de forma quebradiza cuando se moja con un metal líquido específico mientras está sometido a tracción. estrés. El fallo suele ser catastrófico y rápido. El mecanismo implica la adsorción de átomos de metal líquido en la punta de una grieta, lo que reduce la fuerza de cohesión de los enlaces atómicos del sólido.

For LME to occur, several conditions must be met: the presence of a tensile stress, intimate contact between the solid and liquid metals, and a specific metallurgical pairing. A classic and dramatic example is the embrittlement of aluminum by liquid gallium. A small drop of gallium on an aluminum part under stress can cause it to fracture almost instantly. The technical novelty of understanding LME was the recognition that fracture could be driven by a surface energy phenomenon rather than bulk material properties alone. The liquid metal atoms effectively ‘unzip’ the atomic bonds at the crack tip by lowering the energy required for crack propagation.

La gravedad del LME depende de factores como la temperatura, el nivel de tensión y la pareja metálica sólida-líquida específica. La solubilidad entre ambos metales es un factor clave; los sistemas con baja solubilidad mutua suelen ser muy susceptibles. Históricamente, las fallas inesperadas en estructuras como estructuras de acero galvanizado o en componentes donde se rompían termómetros de mercurio se atribuían posteriormente al LME. Este conocimiento se convirtió en fundamental para la selección de materiales y la evaluación de la compatibilidad en el diseño de ingeniería, especialmente en los sectores aeroespacial y nuclear, donde metales diferentes suelen estar muy próximos.

UNESCO Nomenclature: 3308
- Ciencia de los materiales

Tipo

Proceso físico

Ruptura

Sustancial

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • el trabajo de thomas young sobre la tensión superficial y la cohesión
  • desarrollo de los conceptos de termodinámica y energía interfacial de josiah willard gibbs
  • Comprensión del enlace metálico y las estructuras cristalinas
  • prácticas industriales como la galvanización por inmersión en caliente y la soldadura, que crearon oportunidades para observar el efecto

Aplicaciones

  • Directrices de diseño para evitar el contacto entre pares de metales susceptibles en aplicaciones de alta temperatura (por ejemplo, intercambiadores de calor)
  • Análisis de fallos en industrias que utilizan metales fundidos, como soldadura, soldadura fuerte y galvanización.
  • Comprensión de los riesgos de seguridad en los reactores nucleares que utilizan refrigerantes metálicos líquidos
  • Aplicaciones de fractura controlada para reciclaje o demolición de materiales

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

  • lme-based ‘demolition paint’ for controlled deconstruction of metal structures
  • Componentes electrónicos autodestructivos para la eliminación segura de datos mediante un agente LME encapsulado
  • Soldaduras avanzadas con elementos inhibidores integrados para evitar la formación de cal en los componentes circundantes.
  • Mecanizado asistido por láser para crear microcaracterísticas complejas en aleaciones difíciles de cortar
  • Procesos de reciclaje que utilizan LME para separar fácilmente los componentes de aleaciones complejas
  • Sistemas inteligentes de monitoreo de la salud estructural que detectan la presencia de metales líquidos fragilizantes.
  • protective coatings with chemical barriers that are inert to common liquid metal embrittlers
  • Técnicas de impresión 3D que codepositan una matriz sólida y un metal líquido encapsulado para crear materiales con trayectorias de fractura programables
  • Actuadores basados ​​en lme que activan una respuesta mecánica al alcanzar una temperatura específica
  • Kits de ingeniería forense para identificar rápidamente la LME como causa de falla en el campo
Related to: liquid metal embrittlement, lme, brittle fracture, gallium, aluminum, mercury, stress corrosion, metallurgy, interfacial energy, adsorción.

Contexto histórico

Fragilización por metal líquido (LME)

1922
1925-01-01
1930
1930
1930
1930
1934
1922
1924
1927
1930
1930
1930
1930
1940

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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