研究人员控制制造过程中的“剪切带”缺陷
一个国际研究小组已经发明了一种方法来控制在金属制造过程中被称为“剪切带”的缺陷的形成，并发现了如何创建缺陷的微观细节。
在结构金属的高速加工中往往会出现剪切带现象。这是一个长期的生产过程中的问题因为它阻碍了良好的表面质量生产加工先进的金属合金如钛，镍高温航天材料和金属薄板和箔生产，根据Srinivasan Chandrasekar，普渡大学工业工程与Kevin P. Trumble教授，一个材料工程教授。
 ；“这项新的工作，通过对剪切带形成一个基本的了解，是一个重要的进步制造和金属加工，”Chandrasekar说，普渡大学的材料处理和摩擦学中心主任。
研究表明，剪切带的形成在两个阶段，普度大学的博士后研究员Koushik Viswanathan说。
首先，一个“弱接口”创建的金属被切割，然后在这个接口的金属剪，产生锯齿形图案。
“剪切带”的形成一直是金属制造过程中的一个长期存在的问题。这种现象被视为在电子显微镜图像在左作为一个波浪状的锯齿状的结构在一个剥离的钛带。在右上方，研究人员追踪“MicroMarker”在剪切带，被黄。在底部的电子背散射图像揭示了乐队作为一个严重变形，黑暗的特色区域约四微米厚。 ；
“更重要的是，我们已经学会了如何抑制剪切带的形成，用一个简单的方法，”文章的主要作者Dinakar Sagapuram说，一名前普渡大学博士后研究员最近刚刚加入德克萨斯&；M大学担任助理教授。
研究结果发表在英国皇家学会学报上的一篇论文发表在8月的论文中，并刊登在九月出版的杂志上的封面上。
chandraekar sherbands2国际研究小组发明了一种方法来控制缺陷的形成，被称为“剪切带”在金属制造工艺。在左边，缺陷创建针形颗粒的芯片。在右边，新的方法消除了剪切带，导致在一个长的连续带。（普渡大学图像/材料处理与摩擦学中心）下载图像
剪切带形成的现象存在于许多设置，从近原子尺度的“金属眼镜”，到毫米级的加工金属和公里大小的缺陷，在岩石中看到的，在地球的地壳滑动。
剪切带的“位移曲线”类似于流过界面的液体中产生的“位移”。由于这种相似性，研究人员运用数学方程通常用于分析粘性流体流动分析了剪切带的形成。流体样的行为是神秘的，因为它不清楚金属是否被处理的热量足以真正成为液体。
“在这些剪切带已从几百摄氏几千度估计产生的温度，所以这真的是一个未知的，”Viswanathan说。
乐队的形成的第一阶段发生在几微秒。
 ；第二阶段，金属沿薄弱界面的幻灯片，“Sagapuram说。”这个阶段是比较渐进的，令人惊讶的表现出类似粘性的行为。”
抑制方法通过添加一个楔形模相对刀具，使芯片从金属加工是将两者之间的。附加的工具限制了金属变形更均匀，并消除了粘性滑动阶段。由于它的简单性，该方法在工业上的应用是可行的。
“你可以把它作为工具由两部分组成的，一个做切割和做其他的约束，”Chandrasekar说，一个教授材料工程。
本文作者是sagapuram，Viswanathan、Chandrasekar和特朗布尔；Anirban Mahato，助理教授在印度技术学院，巴特那；Narayan K. Sundaram，在印度科学院助理教授；拉希德m’saoubi，在英国山高刀具有限公司研究部经理。
研究人员研究了变形，通过把事先蚀刻在金属的痕迹的图像。作为金属加工的槽，像“micromarkers”揭示大锯齿变形。
“标记基本上告诉你如果变形是否均匀，多少也和变形的材料局部发生在剪切带的缺陷，”Trumble说。
剪切带形成平行，强烈变形条纹，可能导致金属破成碎片足够小，产生的粉末状屑屑堆。的金属，如钛和镁，其中有一个六方密堆积的晶体结构，特别容易产生剪切带的形成。然而，乐队可以在其他金属所不具有的这种晶体结构，包括黄铜，铜，钢和高温合金。
几个研究相关专利申请已经提交通过普渡研究基金会办公室技术商业化。
这部作品是由美国能源部、美国陆军研究办公室和美国国家科学基金会资助的。