Resistencia De Materiales

Materiales clasificados para la resistencia a Contacto
Deformación y daño

La respuesta mecánica de los materiales con los gradientes espaciales en la composición y la estructura es de gran interés en disciplinas tan diversas como la tribología, la geología, la optoelectrónica, la biomecánica, la mecánica de la fractura, y la nanotecnología. Los daños y resistencia a la insuficiencia de lassuperficies de contacto normal y deslizamiento o impacto puede ser cambiado sustancialmente a través de estos gradientes. Esta revisión evalúa el conocimiento actual de la resistencia de los materiales clasificados en contacto con la deformación y el daño, y se esbozan las futuras direcciones de investigación y posibles aplicaciones de materiales graduados.

1. Department of Materials Scienceand Engineering, Massachusetts Institute of Technology, 77 Massachusetts Avenue, Cambridge, MA 02139–4307, USA.

La composición, estructura y mecánica propiedades de un material puede variar, de forma continua o en pasos discretos, con la profundidad debajo de una superficie libre. Gradaciones
en la micro estructura y / o la porosidad son comúnmente visto en las estructuras biológicas comobambú, tallos de las plantas, y el hueso, donde la elementos más fuertes se encuentran en las regiones que experiencia de la más alta tensión (1, 2). Gradual cambios en las propiedades elásticas de las arenas, los suelos y las rocas debajo de la influencia superficie de la Tierra el asentamiento y la estabilidad estructural de fundaciones, la tectónica de placas, y el facilidad de perforación en elsuelo (3, 4). En materiales de ingeniería, gradaciones en la composición se producen involuntariamente, por ejemplo, como un consecuencia de los límites de celosía y el grano la difusión, la oxidación, y la agrupación de la energía atómica especies o partículas de refuerzo. En muchos casos, tales gradaciones ni siquiera puede ser deseable. Aprender de la

naturaleza, los materiales científicoscada vez más objetivo de ingeniero graduado materiales que son más resistente a los daños que sus contrapartes convencionales homogénea. Esto es particularmente importante en las superficie so en las interfaces entre materiales diferentes, donde la falta de contacto ocurre comúnmente. Con los métodos establecidos actualmente disponibles para sintetizar y procesar los materiales, las gradaciones enla composición, estructura y propiedades podrían ser diseñados en una amplia gama de escalas de longitud que van desde nanómetro hasta metros de altura.
La motivación para el uso de graduado
Materiales Desde hace tiempo se reconoce que en los gradientes composición de la superficie puede mejorar la mecánica
el rendimiento de un material [por ejemplo, (1,2)]. Los primeros ejemplos del uso defibras sintéticas materiales con propiedades pueden ser clasificados remontarse a las hojas de acero japonés espadas con una transición gradual desde una suave
y más duro núcleo de un borde endurecido (5).
Tratamientos de carburación y nitruración son comúnmente da a las superficies de acero para proporcionar dureza,
y la fatiga y resistencia al desgaste en la transmisión dientes de losengranajes. Sin embargo, la comprensión teórica
de estos fenómenos no ha recibido
mucha atención. Transiciones clasificado en la composición, ya sea continua o en pasos finos, discretos, a través de una
interfaz entre dos materiales diferentes
(Tal como un metal y cerámica a), se puede utilizar para redistribuir tensiones térmicas (6, 7), lo que limita las tensiones en los puntos críticos y por lo tantola supresión de la aparición de la permanente (de plástico)
deformación, daños, o formación de grietas (8, 9). Clasificado transiciones también pueden reducir las concentraciones de tensión en la intersección entre una interfaz
y una superficie libre (10, 11). Del mismo modo, el local fuerza motriz de crecimiento de la grieta a través de una interfaz puede ser aumentado o reducido mediante la...