El endurecimiento por choque es un proceso utilizado para fortalecer metales y aleaciones , en el que una onda de choque produce defectos a escala atómica en la estructura cristalina del material. Al igual que en el trabajo en frío , estos defectos interfieren con los procesos normales por los cuales los materiales metálicos ceden ( plasticidad ), haciendo que los materiales sean más rígidos, pero más frágiles . En comparación con el trabajo en frío tradicional, un proceso tan extremadamente rápido da como resultado una clase diferente de defecto, produciendo un material mucho más duro para un cambio de forma dado. Sin embargo, si la onda de choque aplica una fuerza demasiado grande durante demasiado tiempo, el frente de rarefacción que la sigue puede formar huecos en el material debido a la tensión hidrostática, debilitando el material y a menudo provocando que se astille . Dado que los huecos se nuclean en defectos grandes, como inclusiones de óxido y límites de grano , las muestras de alta pureza con un gran tamaño de grano (especialmente los monocristales) pueden soportar un mayor impacto sin astillándose y, por lo tanto, pueden hacerse mucho más duras.
El endurecimiento por choque se ha observado en muchos contextos:
La forja explosiva utiliza la detonación de una carga explosiva de alta potencia para crear una onda de choque. Este efecto se utiliza para endurecer los componentes fundidos de las vías del tren [1] y, junto con el efecto Misnay-Schardin , en el funcionamiento de los penetradores forjados explosivamente . Se puede lograr un mayor endurecimiento utilizando una cantidad menor de un explosivo con mayor brisance , de modo que la fuerza aplicada sea mayor pero el material pase menos tiempo en tensión hidrostática.
El choque láser , similar a la fusión por confinamiento inercial , utiliza la columna de ablación causada por un pulso láser para aplicar fuerza al objetivo del láser. [2] El rebote de la materia expulsada puede crear presiones muy altas, y la longitud del pulso de los láseres suele ser bastante corta, lo que significa que se puede lograr un buen endurecimiento con poco riesgo de espalación . Los efectos de superficie también se pueden lograr mediante el tratamiento láser, incluida la amorfización .
Los cañones de gas ligero se han utilizado para estudiar el endurecimiento por choque. Aunque requieren demasiado trabajo para una aplicación industrial generalizada, proporcionan un banco de pruebas de investigación versátil. Permiten un control preciso tanto de la magnitud como del perfil de la onda de choque mediante ajustes en la velocidad inicial del proyectil y el perfil de densidad, respectivamente. Los estudios de varios tipos de proyectiles han sido cruciales para refutar una teoría anterior de que la espalación se produce en un umbral de presión, independientemente del tiempo. En cambio, los experimentos muestran que los choques más duraderos de una magnitud dada producen más daño material.