Cuarta Clase sobre Mecanismos de Reforzamiento en Metales y Aleaciones Cátedra Me42B. Juan Villavicencio M. 5 de Mayo 2004

Mecanismos de Reforzamiento. Modelo: Donde = esfuerzo de fluencia = esfuerzo Peierls-Navarro (propiedad de la red) = Influencia de la deformación plástica (densidad de dislocaciones) = Influencia de los elementos en solución sólida = Influencia del Tamaño de Grano (refinamiento microestructural) = Influencia de precipitados presentes = Influencia de dispersoides

Mecanismos de Reforzamiento. Contribución de precipitados: Su eficacia depende de: naturaleza del precipitado, cantidad, tamaño e interfase con la matriz. Son eficientes partículas nanométricas (10-100 nm) en 1-5 %v Incoherente: no existe energía de distorsión elástica. Existe interfase Semicoherente coherente: Generan alta energía de distorsión elástica. No tiene área interfacial Para que dislocaciones puedan superar precipitados, necesitan esfuerzo adicional Dos caminos posibles: Cortar la partícula (corte) o arquearla (Orowan)

Mecanismos de Reforzamiento. Contribución de precipitados: Por corte: Precipitado coherente con la matriz. Dislocación necesita romper enlaces dentro de la partícula: esfuerzo asociado. Arqueo de dislocaciones o mecanismo de Orowan: Dislocación se arquea en torno a la partícula. Partícula incoherente Ejemplo clásico Al + 4.5%Cu

Mecanismos de Reforzamiento. Contribución de precipitados: Superación de partículas: Mecanismo de Orowan

Mecanismos de Reforzamiento. Contribución de precipitados: http://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/def_en/kap_5/backbone/r5.html Ejemplo clásico de endurecimiento por precipitación: Duraluminio Al - 4%p Cu. Tratamiento térmico adecuado permite formar precipitados adecuados para incrementar resistencia al movimiento de dislocaciones. Se calienta por sobre Solvus: alfa sobresaturado de Cu Temple: Se retiene alfa sobresaturado. Envejecimiento: natural (tª ambiente) o artificial (= cercana a la ambiente). En la medida que incrementa el tiempo: Formación zonas GP Formación teta’’ Formación teta’ Fase equilibrio

Mecanismos de Reforzamiento. Contribución de precipitados: En la medida que avanza el tiempo de envejecimiento, precipitados más grandes y más incoherentes. Entonces, inicialmente (GP) actúa Corte, y en teta’ actúa Orowan.

Mecanismos de Reforzamiento. Contribución de precipitados: Existencia de un máximo a cierto tiempo de envejecimiento. Se debe a : nivel de semicoherencia adecuado para que se dificulte tanto corte de partículas, como orowan, por parte de las dislocaciones. Así, mayor impedimento al deslizamiento de las dislocaciones. Entre teta’’ y teta’

Mecanismos de Reforzamiento. Contribución de precipitados: Tipos de envejecimiento: Natural: la precipitación se realiza a temperatura ambiente y se necesita un tiempo muy prolongado para que ocurra. Así se realizaba antiguamente. Artificial: igual es cercana a la ambiente (menor que 0.25 Tf). Tiempos menores para la precipitación Si aumentamos la temperatura de envejecimiento, el esfuerzo máximo posible de lograr disminuye.

Mecanismos de Reforzamiento Mecanismos de Reforzamiento. Efectos de aumentar la temperatura de servicio: esfuerzo Peierls-Navarro: disminuye. Motivo: diminuye módulo de rigidez. Crece vector de burger. Esfuerzo por dislocaciones: disminuye. Motivo: fenómeno de recuperación (ordenamiento de dislocaciones y formación de subgranos) y posterior recristalización podrían eliminar dislocaciones presentes Esfuerzo SS: podría incrementarse si y solo si a causa de la temperatura no precipitan otras fases. Esfuerzo TG: disminuye. Motivo: Fenómenos de crecimiento de grano pueden suceder Esfuerzo por precipitación: disminuye. Motivo: se llega a fases de equilibrio que no son obstáculos eficientes para las dislocaciones. Precipitados crecen, y disminuye su fracción en volumen

Mecanismos de Reforzamiento Mecanismos de Reforzamiento. Efectos de aumentar la temperatura de servicio. Solución: “Endurecimiento por dispersión” Condiciones de dispersoides: Tamaños nanométricos: 5-30 nm solubilidad nula en la matriz (impide engrosamiento) difusividad sea baja. Estables hasta altas temperaturas Partículas Permiten reforzamiento por orowan, además de controlar el tamaño de grano ante el incremento de la temperatura.

Mecanismos de Reforzamiento Mecanismos de Reforzamiento. Efectos de aumentar la temperatura de servicio. Solución: Métodos de fabricación: Oxidación interna Sinterización en estado sólido. Aleación mecánica.