El “maclado” es un mecanismo de deformación plástica en el cual los cristales desarrollan simetría en espejo a través de un plano cristalino durante la deformación, y tiene una importancia significativa en el comportamiento mecánico de los materiales.

Recientemente, investigadores del Instituto IMDEA Materiales, el Prof. Javier LLorca, el Dr. Valentín Vassilev-Galindo y Biaobiao Yang, han profundizado en la comprensión de este proceso en aleaciones de magnesio (Mg).

En su nuevo estudio publicado en la revista de Nature NPJ Computational Materials titulado Aplicación del aprendizaje automático para evaluar la influencia de la microestructura en la nucleación de maclas en aleaciones de Mg, el equipo arroja luz sobre la influencia de las características microestructurales en la nucleación de maclas mediante técnicas avanzadas de caracterización microestructural y de aprendizaje automático.

“El maclado juega un papel prominente en la deformación plástica y recristalización de aleaciones metálicas de baja simetría”, explicó Yang, uno de los tres investigadores detrás de la publicación.

“En otras palabras, es un fenómeno ubicuo que afecta las propiedades mecánicas en metales y aleaciones con estructura hexagonal. Por ejemplo, en aleaciones de Mg, la formación o desaparición de maclas permite absorber la energía debida a vibraciones externas, incrementando la capacidad de amortiguamiento”.

“Ésta es una de las razones por las cuales las aleaciones de Mg tienen excelentes propiedades de absorción de vibraciones, que las hacen ideales para la fabricación, entre otras cosas, de componentes para aeronaves y vehículos terrestres,” añadió. 

Pero, ¿qué es la nucleación de maclas y por qué su estudio en aleaciones de Mg es un área de estudio tan crucial?

La nucleación de maclas es un proceso por el cual los cristales se deforman plásticamente, desarrollando simetría en espejo a través de un plano de macla.

Este fenómeno generalmente ocurre en materiales con una baja simetría cristalina. El maclado juega un papel crucial en la resistencia mecánica y la ductilidad de un material.

Al estudiar el comportamiento de la nucleación de maclas, se puede obtener información sobre cómo los materiales responden a las fuerzas externas y, de esta manera, predecir su comportamiento mecánico bajo diferentes condiciones.

Además, el maclado puede cambiar la orientación de cristales y así, regular la microestructura de materiales. Comprender este proceso permite adaptar las microestructuras para lograr propiedades mecánicas específicas.

Finalmente, la nucleación de maclas puede desempeñar un papel en el análisis de la fractura y en el control de calidad de un material. El estudio de las condiciones que conducen a la formación de maclas permite la identificación de posibles debilidades o defectos en los materiales y el desarrollo de estrategias para mitigarlos, mejorando así la fiabilidad y seguridad de los componentes.

Desbloqueando dimensiones ocultas:  descubrimientos a partir de un análisis microestructural avanzado

Dada la relevancia de este fenómeno en varios materiales ampliamente utilizados, este nuevo estudio sirve para profundizar nuestro conocimiento sobre la influencia de las características microestructurales en la formación de maclas.

“Destacaría dos elementos particulares de esta publicación”, dice el coautor Dr. Vassilev-Galindo. “En primer lugar, los resultados obtenidos a partir de redes bayesianas, que nos permitieron identificar las relaciones causales más probables que promueven la nucleación de maclas, incluso en condiciones aparentemente desfavorables”.

“En segundo lugar, la creación de una base de datos integral que contiene información de más de 3000 granos de dos aleaciones de Mg, Mg AZ31 y Mg-1Al. Esta base de datos, derivada de datos de difracción de electrones retrodispersados (EBSD por sus siglas en ingles), es la primera de su tipo”.

Una de las limitaciones de este trabajo es que se ha realizado sobre información obtenida en la superficie del material. El siguiente paso en este proyecto será emplear técnicas para caracterizar la microestructura en 3D, como la tomografía de contraste por difracción.

Una comprensión más detallada de los mecanismos físicos detrás de la formación de maclas puede proporcionar información muy valiosa sobre el comportamiento mecánico de las aleaciones de Mg y ayudar en el desarrollo de materiales mejorados para diversas aplicaciones.

“Este estudio no solo desentraña las complejidades del maclado en aleaciones de Mg, sino que también abre caminos para futuras investigaciones que pueden revelar más sobre las relaciones entre la microestructura y las propiedades mecánicas de los materiales”, concluyó el Dr. Vassilev-Galindo.

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