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Infragilimento da metallo liquido (LME)

1930
  • Adolph S. Rehbinder
Scienziato dei materiali che analizza la frattura del metallo dovuta all'infragilimento del metallo liquido in laboratorio.

L'infragilimento da metallo liquido è un fenomeno in cui un metallo solido normalmente duttile subisce una grave perdita di duttilità e si rompe in modo fragile se bagnato da uno specifico metallo liquido mentre è sottoposto a trazione stress. Il cedimento è spesso catastrofico e rapido. Il meccanismo prevede l'adsorbimento degli atomi di metallo liquido in corrispondenza della punta della cricca, che riduce la forza coesiva dei legami atomici del solido.

Affinché si verifichi la LME, devono essere soddisfatte diverse condizioni: la presenza di una sollecitazione di trazione, il contatto intimo tra il metallo solido e quello liquido e uno specifico accoppiamento metallurgico. Un esempio classico e drammatico è l'infragilimento dell'alluminio da parte del gallio liquido. Una piccola goccia di gallio su un pezzo di alluminio sottoposto a stress può provocarne la frattura quasi istantanea. La novità tecnica della comprensione dell'LME è stata il riconoscimento che la frattura poteva essere determinata da un fenomeno di energia superficiale piuttosto che dalle sole proprietà del materiale. Gli atomi di metallo liquido "sciolgono" efficacemente i legami atomici sulla punta della cricca, riducendo l'energia necessaria per la propagazione della cricca.

La gravità dell'LME dipende da fattori quali la temperatura, il livello di stress e la specifica coppia solido-liquido metallica. La solubilità tra i due metalli è un fattore chiave; i sistemi con bassa solubilità reciproca sono spesso altamente suscettibili. Storicamente, guasti imprevisti in strutture come telai in acciaio zincato o in componenti in cui si rompevano i termometri a mercurio sono stati successivamente attribuiti all'LME. Questa conoscenza è diventata fondamentale per la selezione dei materiali e la valutazione della compatibilità nella progettazione ingegneristica, soprattutto nei settori aerospaziale e nucleare, dove metalli diversi si trovano spesso a stretto contatto.

UNESCO Nomenclature: 3308
- Scienza dei materiali

Tipo

Processo fisico

Interruzione

Sostanziale

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • Il lavoro di Thomas Young sulla tensione superficiale e la coesione
  • lo sviluppo dei concetti di termodinamica e di energia interfacciale di josiah willard gibbs
  • comprensione del legame metallico e delle strutture cristalline
  • pratiche industriali come la zincatura a caldo e la saldatura che hanno creato opportunità per osservare l'effetto

Applicazioni

  • linee guida di progettazione per evitare il contatto tra coppie di metalli sensibili in applicazioni ad alta temperatura (ad esempio, scambiatori di calore)
  • analisi dei guasti nelle industrie che utilizzano metalli fusi, come saldatura, brasatura e zincatura
  • comprendere i rischi per la sicurezza nei reattori nucleari che utilizzano refrigeranti a metallo liquido
  • applicazioni di frattura controllata per il riciclaggio o la demolizione dei materiali

Brevetti:

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