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Fragilización por metal líquido (LME)

1930
  • Adolph S. Rehbinder
Materials scientist analyzing metal fracture due to liquid metal embrittlement in a laboratory.

Liquid metal embrittlement is a phenomenon where a normally ductile solid metal experiences a severe loss of ductility and fails in a brittle manner when wetted by a specific liquid metal while under tensile stress. The failure is often catastrophic and rapid. The mechanism involves the liquid metal atoms adsorbing at a crack tip, which reduces the cohesive strength of the solid’s atomic bonds.

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
– Materials science

Tipo

Proceso físico

Disrupción

Sustancial

Utilización

Uso generalizado

Precursores

  • thomas young’s work on surface tension and cohesion
  • josiah willard gibbs’s development of thermodynamics and interfacial energy concepts
  • 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

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