Estudio Experimental y de Modelado de la Deformabilidad de Inclusiones Vitreas de CaO-(MnO)-Al2O3-SiO2
Autores: Shu, Qifeng; You, Chaoge; Alatarvas, Tuomas; Fabritius, Timo Matti Juhani
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Deformable
Inclusiones no metálicas
Inclusiones vítreas
Módulo de Young
Razón de Poisson
Basicidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La aparición de inclusiones no deformables y no metálicas es la razón dominante del fallo del alambre durante el estirado y degrada la vida útil de algunos grados de acero, por ejemplo, el acero para cordones de neumáticos. Para investigar la deformabilidad de las inclusiones vítreas en los sistemas CaO-Al2O3-SiO2 y MnO-Al2O3-SiO2, se utilizaron métodos experimentales y numéricos. Se midieron los valores del módulo de Young de algunos vidrios basados en los sistemas CaO-Al2O3-SiO2 y MnO-Al2O3-SiO2, que corresponden a inclusiones típicas en el acero para cordones de neumáticos, mediante espectroscopía de ultrasonido resonante. Se investigó el efecto de la basicidad, definida como la relación del porcentaje en masa de CaO a SiO2, sobre el módulo de Young y la relación de Poisson. Los módulos de Young de los vidrios se incrementan con el aumento de la basicidad, lo que podría atribuirse a la alta fuerza de campo de los iones de calcio. Las relaciones de Poisson de los vidrios también muestran una tendencia al aumento con el incremento de la basicidad, lo que podría deberse a la pérdida de rigidez de la red con la introducción de iones de calcio. Las ecuaciones en la literatura para el cálculo del módulo de Young fueron evaluadas en base a los datos presentes y de la literatura. La ecuación de Appen se modificó ajustando nuevamente los datos presentes y de la literatura para dar una estimación precisa del módulo de Young con una desviación media del 2%. Se construyeron los diagramas iso-módulo de Young para los sistemas CaO-Al2O3-SiO2. Se propone que el diagrama iso-módulo de Young podría combinarse con el área líquida en el diagrama de fase ternario CaO-Al2O3-SiO2 para optimizar la composición de las inclusiones durante el laminado en caliente y el estirado en frío.
Descripción
La aparición de inclusiones no deformables y no metálicas es la razón dominante del fallo del alambre durante el estirado y degrada la vida útil de algunos grados de acero, por ejemplo, el acero para cordones de neumáticos. Para investigar la deformabilidad de las inclusiones vítreas en los sistemas CaO-Al2O3-SiO2 y MnO-Al2O3-SiO2, se utilizaron métodos experimentales y numéricos. Se midieron los valores del módulo de Young de algunos vidrios basados en los sistemas CaO-Al2O3-SiO2 y MnO-Al2O3-SiO2, que corresponden a inclusiones típicas en el acero para cordones de neumáticos, mediante espectroscopía de ultrasonido resonante. Se investigó el efecto de la basicidad, definida como la relación del porcentaje en masa de CaO a SiO2, sobre el módulo de Young y la relación de Poisson. Los módulos de Young de los vidrios se incrementan con el aumento de la basicidad, lo que podría atribuirse a la alta fuerza de campo de los iones de calcio. Las relaciones de Poisson de los vidrios también muestran una tendencia al aumento con el incremento de la basicidad, lo que podría deberse a la pérdida de rigidez de la red con la introducción de iones de calcio. Las ecuaciones en la literatura para el cálculo del módulo de Young fueron evaluadas en base a los datos presentes y de la literatura. La ecuación de Appen se modificó ajustando nuevamente los datos presentes y de la literatura para dar una estimación precisa del módulo de Young con una desviación media del 2%. Se construyeron los diagramas iso-módulo de Young para los sistemas CaO-Al2O3-SiO2. Se propone que el diagrama iso-módulo de Young podría combinarse con el área líquida en el diagrama de fase ternario CaO-Al2O3-SiO2 para optimizar la composición de las inclusiones durante el laminado en caliente y el estirado en frío.