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14.6 Deformación plástica de policristales a. Resistencia del borde de grano frente a las dislocaciones Cuando una dislocación que desliza se acerca a un borde de grano: Aparece una fuerza atractiva (para disminuir la energía libre) El cristal situado al otro lado del borde de grano origina una fu...

14.6 Deformación plástica de policristales a. Resistencia del borde de grano frente a las dislocaciones Cuando una dislocación que desliza se acerca a un borde de grano: Aparece una fuerza atractiva (para disminuir la energía libre) El cristal situado al otro lado del borde de grano origina una fuerza repulsiva La componente global produce una repulsión, por lo que la dislocación no puede atravesar el borde de grano, queda frenada delante del borde de grano. La componente global repulsiva cuando una dislocación desliza cerca de un borde de grano se debe a la diferencia en la estructura cristalina entre los granos adyacentes. La diferencia en la estructura cristalina entre los granos adyacentes crea un campo de tensión que actúa sobre la dislocación. Este campo de tensión es repulsivo, lo que significa que tiende a empujar la dislocación lejos del borde de grano. Apilamiento frente al borde de grano, se crea un campo de tensiones que actúa sobre el grano adyacente, en este segundo grano podrá haber movimiento y multiplicación de dislocaciones. En la deformación de policristales, o que se transmite de un grano a otro son campos de tensiones, NO dislocaciones. Cuanto menor sea el tamaño del grano, menor será la cantidad de dislocaciones apiladas por lo que las tensiones internas producidas por las dislocaciones son menores y por ende se precisa una mayor tensión exterior para deformar. Sube el límite elástico. Ecuación de Hall-Petch: Cuanto menor sea el tamaño del grano, mayor dureza y límite elástico a baja temperatura. La pendiente de la ecuación Ky, es tanto menor cuanto: Mayor sea el número de sistemas de deslizamiento de la red. Menor sea la tensión crítica efectiva de cizalladura. En cristales metálicos: Red FCC: tiene τCRSS baja y muchos sistemas Ky baja. Red BCC: tienen τCRSS alta Ky alta. Red HCP: tiene τCRSS alta y pocos sistemas ky alta. Variación del límite elástico con el tamaño del grano: Condición de Von Mises: Establece que para que haya continuidad de deformación plástica a través de un borde de grano, deben actuar en cada uno de los dos granos vecinos al menos cinco sistemas de deslizamiento independientes. En poli cristales: los dos cristales situados a ambos lados de un borde de grano deben sufrir, al menso en las proximidades de la frontera, una deformación análoga (en módulo y dirección) Aquellas redes cristalinas que no posean cinco sistemas de deslizamiento linealmente independientes presentarán un comportamiento policristalino frágil, aunque el monocristal sea dúctil. Consecuencias de la condición de Von Mises que se deducen para las distintas redes metálicas: Red FCC: Tiene cinco sistemas de muy fácil deslizamiento independientes lo que provoca una gran plasticidad en estado policristalino Red BCC: Tiene al menos cinco sistemas, de bastante fácil deslizamiento linealmente independiente, por lo que no provocará problemas para deformarse plásticamente como policristal. Red HCP: Si es geométricamente compacta (c/a=1,63), solo existen dos sistemas de fácil deslizamiento independientes por ello hay una imposibilidad de que se produzca una significativa deformación plástica en estado policristalino. En la práctica, esta red compensa la falta de sistemas de deslizamiento con la intervención de otros sistemas de deslizamiento y con la formación de maclas. En cualquier caso, la plasticidad del policristl es modesta. Situación real: La necesidad de activación de cinco sistemas independientes depende de la orientación entre los dos granos adyacentes, si las orientaciones son similares, puede bastar con que se activen 2 o 3 sistemas de deslizamiento. Según Von Mises, la activación debía producirse en todo el grano, pero en realidad el número de sistemas activados en diferentes zonas del grano puede ser distinto. Es decir, se produce una fragmentación del grano, que es más característica de los granos grandes. En la práctica, el número de sistemas de deslizamiento activados estará entre 2 y 5. 14.7 Maclado a. Definición y características del maclado Proceso en el que, de forma casi simultánea, los átomos de una porción del cristal sufren un mismo desplazamiento en una determinada dirección η1 (dirección de maclado), paralelamente a un plano K1(plano de macla). Cada plano se desplaza, respecto del vecino, un valor constante inferior al espaciado atómico, en la dirección η1. La región maclada mantiene la red original, pero con una orientación diferente. Las maclas (Twins) se forman bajo la acción de tensiones de cizalladura en la dirección de maclado η1, dentro del plano K1 Diferncia entre la deformación por deslizamiento de dislocaciones y maclado. Tensión para producir maclado. Las maclas se nuclean en zonas con tensiones elevadas muy localizadas La tensión para producir maclado es generalmente mayor que la necesaria para producir deslizamiento de dislocaciones, a temperatura ambiente la deformación casi siempre ocurrirá por deslizamiento. Si baja la temperatura( o si aumenta la velocidad de deformación), el maclado se hace más probable. Efectos del maclado: Produce deformación plástica a cizalladura. Reorienta la red cristalina. La importancia del maclado depende del tipo de red cristalina que se considere. Importancia del maclado en redes metálicas Red FCC Y BCC: No suelen formarse maclas, ya que se alcanza antes la tensión para hacer deslizar dislocaciones. Puede haber maclado a baja temperatura o muy altas velocidades de deformación. Red Hexagonal: El maclado es muy importante, por tener pocos sistemas de deslizamiento, además es mucho más probable en este tipo de red. El maclado reorienta la red, y deja planos mejor orientados respecto a las tensiones aplicadas, lo que es favorable para que se muevan las dislocaciones. El maclado ayuda a deformar plásticamente las redes hexagonales, y hace que sean menos frágiles. 14.8 Textura Textura: Tendencia estadística de los granos de un policristal a orientar su red cristalina según posiciones preferentes. Anisotropía intrínseca del monocristal: los átomos de disponen de distinta forma en distintas direcciones, muchas propiedades físicas y mecánicas son anisótropas a nivel de la red. Material POLICRISTALINO, SIN TEXTURA (orientación al azar de las redes de los granos), hay isotropía macroscópica de propiedades. Material POLICRISTALINO, CONTEXTURA (orientación preferente de las redes de los granos), anisotropía de las propiedades. Procesos que pueden generar textura: deformación plástica, solidificación, tratamientos térmicos, recristalización, transformaciones de fase.