Modelando el Efecto de las Segregaciones en los Límites de Grano sobre la Tenacidad a la Fractura de Aleaciones Nanocristalinas y de Grano Ultrafino
Autores: Sheinerman, Alexander G.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Frontera de grano
Segregaciones
Tenacidad a la fractura
Curvatura de la grieta
Deflexión de la grieta
GB frágil.
Licencia
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Se propone un modelo teórico bidimensional (2D) que describe el efecto de las segregaciones en los límites de grano (GB) sobre la tenacidad a la fractura de aleaciones nanocristalinas o de grano ultrafino. Se muestra que las segregaciones en los GB pueden llevar a la curvatura de las grietas, proporcionando tanto rugosidad en la superficie de la grieta como deflexión de la grieta cerca de la punta. Dentro del modelo, se considera el crecimiento de las grietas a lo largo de los GB bajo la acción de una carga de tracción. Se analizan los efectos de las segregaciones frágiles en los GB sobre la rugosidad de la superficie de la grieta y la deflexión de la grieta cerca de la punta, y se calcula el aumento asociado en la tenacidad a la fractura del material. Se muestra que se puede lograr un endurecimiento si las segregaciones son muy frágiles y ocupan una proporción moderada de los GB. En particular, una fracción suficientemente grande (hasta el 50%) de GB que contengan segregaciones muy frágiles puede aumentar la tenacidad a la fractura en un 30-35%. Los resultados del modelo pueden aplicarse a películas delgadas nanocristalinas o de grano ultrafino.
Descripción
Se propone un modelo teórico bidimensional (2D) que describe el efecto de las segregaciones en los límites de grano (GB) sobre la tenacidad a la fractura de aleaciones nanocristalinas o de grano ultrafino. Se muestra que las segregaciones en los GB pueden llevar a la curvatura de las grietas, proporcionando tanto rugosidad en la superficie de la grieta como deflexión de la grieta cerca de la punta. Dentro del modelo, se considera el crecimiento de las grietas a lo largo de los GB bajo la acción de una carga de tracción. Se analizan los efectos de las segregaciones frágiles en los GB sobre la rugosidad de la superficie de la grieta y la deflexión de la grieta cerca de la punta, y se calcula el aumento asociado en la tenacidad a la fractura del material. Se muestra que se puede lograr un endurecimiento si las segregaciones son muy frágiles y ocupan una proporción moderada de los GB. En particular, una fracción suficientemente grande (hasta el 50%) de GB que contengan segregaciones muy frágiles puede aumentar la tenacidad a la fractura en un 30-35%. Los resultados del modelo pueden aplicarse a películas delgadas nanocristalinas o de grano ultrafino.