Ciencia e ingeniería de materiales: en la relación Hall-Petch, ¿cuál es el tamaño de grano más bajo posible después del cual se invierte el efecto de fortalecimiento?

El efecto de fortalecimiento descrito por la relación Hall-Petch no tiene en cuenta otras variables, como la compactación de la muestra, que también desempeña un papel en la determinación del tamaño de grano más bajo.

La mayoría de las observaciones del efecto Hall-Petch inverso provienen de muestras generadas usando condensación de gas inerte, donde se compacta una gran cantidad de grupos de tamaño nanométrico para producir la muestra. Si la compactación no está completa, habrá pequeños huecos entre los granos. Si el metal nanocristalino contiene una fracción de volumen significativo de porosidad, esto obviamente reducirá significativamente la resistencia. Por lo tanto, la resistencia deja de ser una función del tamaño del grano solo, pero también depende de la extensión de la compactación. Además de la presencia de poros, se ha demostrado que solo los defectos de la superficie pueden reducir la resistencia de los metales nanocristalinos en un factor de cinco. [1] Las primeras pruebas indican que el tamaño de grano crítico es de 20 nm para el cobre.

Sin embargo, muchas de las mediciones anteriores de un efecto Hall-Petch inverso probablemente fueron causadas por una porosidad no reconocida en las muestras. Las técnicas mejoradas han permitido la producción de muestras nanocristalinas con densidades superiores al 98%, estas no han mostrado ningún efecto Hall-Petch inverso en cobre con grano reducido a aproximadamente 10-15 nm. [2]

Como puede ver, encontrar el tamaño de grano más bajo posible después del cual se invierte el efecto de fortalecimiento no es tan sencillo sin tener en cuenta algunos otros factores.


[1] Comportamiento mecánico de Cu y Pd nanocristalinos
[2] La resistencia de los metales nanocristalinos con y sin defectos.