Responsable: Dra. María Elena Zayas S. Colaboradores: Dra. Milka del Carmen Acosta Enríquez Dra. María Betsabe Manzanares Martínez

Transcripción

1 Responsable: Dra. María Elena Zayas S. Colaboradores: Dra. Milka del Carmen Acosta Enríquez Dra. María Betsabe Manzanares Martínez

2 Policristal Figura 1. Diagrama de fases.

3 Grano Figura 2. Un grano es una porción del material dentro del cual el arreglo atómico es idéntico

4 Grano Separación entre dos cristales de un mismo grano policristal, son isótropos. Se dan cristales que han crecido a partir de núcleos diferentes. Las propiedades del material resultante dependen del tamaño Mayor tamaño, el isótropo tiene propiedades anisótropas. Menor tamaño, el isótropo tiene propiedades de mono cristal.

5 Grano Las propiedades de los materiales dependen del grano. Tamaño. Orientación. Diferentes orientaciones crean un caótico. Comportamiento predominante sistema isótropo. Estructura. Si predomina una estructura en partículas (predominancia) se denomina texturizado, anisotropía.

6 Crecimiento de grano El crecimiento del grano se produce por el movimiento de los límites de grano y no por coalescencia (es decir, como gotas de agua). El crecimiento de grano es discontinuo y cambia de dirección repentinamente. Un grano puede crecer en otro grano, mientras que se consume desde el lado contrareo, la tasa de consumo aumenta a menudo cuando el grano está casi consumido. Cuando los límites de grano en una sola fase se encuentran en ángulos distintos de 120 grados, el ángulo más agudo será consumido de esta manera los ángulos se aproximaran 120 grados.

7 Crecimiento de grano La frontera de un grano y la frontera de un grano vecino es un defecto en la estructura del cristal asociado con cierta cantidad de energia. Como resultado, hay una fuerza impulsora termodinámica para el área total de la frontera de grano se reduzca. Si el tamaño de grano se incrementa acompañado por la reducción de la densidad de granos entonces el área total del grano se reduce. v = Velocidad de reduccion de la frontera de grano, M = Mobilidad del frontera Sigma = Energia de la frontera k = suma de las 2 crvaturas ppal de superficie

8 Borde de grano Sinterizado: es el tratamiento térmico de un polvo o compactado metálico o cerámico a una temperatura inferior a la de fusión de la mezcla. El sinterizado selectivo por láser (SLS) es una técnica de adición de prototipito rápido en el cual se deposita una capa de polvo, de unas décimas de milímetro, en una cuba que se ha calentado a una temperatura ligeramente inferior al punto de fusión del polvo. Seguidamente un láser CO2 sinteriza el polvo en los puntos seleccionados (causando que las partículas se fusionen y solidifiquen).

9 Sinterizado Selectivo por Láser

10 Crecimiento de grano Figura 3. Visualizacion de las fronteras

11 Sinterizacion Figura 4. Cambio de fronteras de grano

12 Maduracion de ostwald Con el tiempo los critales pequenos o particula del sol se disuelven y se vuelven a depositar en cristales grandes o particulas del sol. Las particulas estan energeticamente favorecidas con respecto a las pequenas, son menos estables las moleculas de la superficie.

13 Recristalización Si un metal previamente deformado en frío, es recocido a una temperatura suficientemente alta,sobre 0,4 0,5 Tfusion (temperatura de recristalización), aparecen nuevos cristales en la microestructura, los que tienen idéntica composición y estructura cristalina que los antiguos granos no deformados. Este fenómeno se llama recristalización. Estos nuevos cristales surgen en zonas con alta densidad de dislocaciones, Figura La fuerza impulsora de la recristalización proviene de la energía almacenada del trabajo en frío. Representación esquemática de cómo en regiones de la red cristalina altamente deformadas, se nuclean nuevos granos recristalizados.

14 Temperatura de Recristalizacion La temperatura de recristalización corresponde a la temperatura aproximada a la que un material altamente trabajado en frío se recristaliza por completo en una hora, Figura La recristalización es sensible a cambios en la temperatura a la que se realiza, más que a variaciones de tiempo a temperatura constante. También es sensible a la deformación en frío previa. (140ºC con 87,5%; 160ºC con 75% y 180ºC con 50%) Variación de la tensión máxima y del porcentaje de elongación con la temperatura de recocido y con el porcentaje de RA en frío previo para un alambre de cobre puro. Los recocidos son de 1 hora.

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18 Progreso de la recristalización por nucleación y crecimiento

19 Progreso de la recristalización por nucleación y crecimiento

20 Crecimiento de los nuevos granos En un metal completamente recristalizado, la fuerza impulsora para el crecimiento de los granos corresponde a la energía de superficie de bordes de estos. El crecimiento de los nuevos granos se produce por movimiento de la interfase grano recristalizado-grano deformado como se muestra en la Figura Migración del borde de grano avanzado hacia un grano deformado, dejando tras sí un grano recristalizado.

21 Nucleación de nuevos granos La recristalización es un proceso que se desarrolla por nucleación y crecimiento. Los sitios preferenciales de nucleación de los nuevos granos son las regiones más deformadas, Figura 2.2-1, como: bordes de grano, planos de deslizamiento, y en zonas de alta energía como precipitados de segunda fase y, también, en torno a inclusiones no metálicas, Figura Si la velocidad de nucleación es grande se formarán muchos granos los que no tendrán mucho espacio para crecer y el tamaño final del grano será pequeño. En cambio, si la velocidad de nucleación es pequeña comparada con la velocidad de crecimiento el tamaño de grano será grande Nucleación de granos recristalizados en torno a inclusiones no metálicas de hierro. (600x)

22 Cinética de la recristalización La cinética de la recristalización se expresa en las curvas signoidales: % recristalización-tiempo de recocido que se muestran en la Figura Curvas signoidales: orcentaje de recristalización versus tiempo para Fe 0,6% Mn.

23 Ecuación de Avrami para la cinética de la recristalización Avrami propuso para expresar la cinética de la recristalización la siguiente ecuación: X 1 exp(b t k ) (4) donde: X es la fracción de volumen de grano recristalizado. B es una constante negativa; k también es constante: Cuando la recristalización se desarrolla en forma tridimensional, k está entre 3 y 4 Cuando es bidimensional ( planchas delgadas), k está entre 2 y 3 Cuando es unidimensional, como en alambres, k está entre 1 y 2. Una forma práctica de analizar la cinética de la cristalización es mediante un gráfico: 1 log ln versus log (tiempo) 1 x Si la cinética sigue la ecuación de Avrami, el gráfico de ln{1/(1-x)} versus t, en escalas log-log debería dar una línea recta de pendiente k,