Investigadores de Berkeley, Oxford y otras instituciones informan en Nature de que dos aleaciones de niobio y titanio resistieron la fractura a 20 kelvin mediante maclado nanoescalar, un hallazgo útil para materiales en frío extremo.

Investigadores de la Universidad de California en Berkeley, el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y la Universidad de Oxford informan de que dos aleaciones metálicas experimentales se mantuvieron notablemente tolerantes al daño a 20 kelvin, es decir, -253 °C (-424 °F), una temperatura a la que metales comparables suelen volverse frágiles. El estudio, publicado el 14 de octubre en Nature, se centra en los metales cúbicos centrados en el cuerpo, una familia que incluye el hierro, el wolframio y el cromo y que es conocida por su transición de dúctil a frágil en frío extremo. Según el equipo, ninguna de las dos aleaciones, ambas de niobio y titanio, mostró un cambio medible hacia un comportamiento frágil a la temperatura más baja probada.

Los investigadores atribuyen el resultado a una forma distinta de afrontar la tensión. Normalmente estos metales se deforman mediante el movimiento de defectos cristalinos llamados dislocaciones, pero estas se mueven con más dificultad al bajar la temperatura, de modo que una pequeña grieta puede propagarse y provocar la rotura. En las nuevas aleaciones el equipo observó maclado nanoescalar, en el que pequeñas regiones del cristal se reordenan en patrones especulares junto con un cambio localizado de la estructura cristalina. Cuando esas regiones llegan a los límites entre cristales vecinos concentran tensión y generan nuevas dislocaciones, lo que da al metal otras vías para deformarse en lugar de agrietarse. Los experimentos emplearon enfriamiento con helio y un haz de neutrones en la fuente ISIS de neutrones y muones, en Oxfordshire, mientras se estiraban las muestras, seguidos de microscopía electrónica, análisis de sonda atómica y modelización informática.

Los autores sostienen que el resultado cambia cómo debe entenderse la fragilidad de estos metales: la capacidad de crear nuevas dislocaciones en las interfaces podría importar tanto como la facilidad con que se mueven las existentes. Sugieren que abre un camino para diseñar metales estructurales para condiciones criogénicas, con posible relevancia para sistemas de energía, transporte y aeroespacial. Los resultados proceden de pruebas de laboratorio con dos aleaciones experimentales, y este relato se basa en un comunicado universitario difundido por ScienceDaily y no en una lectura independiente del artículo, por lo que aún no está claro con qué facilidad podrá llevarse el enfoque a materiales comerciales.