El titanio (Ti), a menudo aclamado como el metal maravilloso por sus notables propiedades, tiene muchas aplicaciones en las industrias aeroespacial, marina y biomédica. Conocidos por su baja densidad, alta resistencia, alta ductilidad, gran resistencia a la corrosión y excelente biocompatibilidad, el Ti y sus aleaciones han sido ampliamente estudiados por numerosos investigadores por sus mecanismos de deformación estructural a temperatura ambiente.
Recientemente, los investigadores han centrado sus esfuerzos en estudiar la deformación del Ti y sus aleaciones a temperaturas "criogénicas" muy bajas (<77 K, la temperatura del nitrógeno líquido).
El Ti y sus aleaciones se deforman mediante diferentes mecanismos, incluidos los deslizamientos de dislocación, en los que los granos de metales se deslizan entre sí, y el "mezclamiento por deformación", en el que los granos se organizan simétricamente alrededor de un límite de grano común. Un grano, es decir, una región bien definida dentro de un material cristalino, está formado por átomos dispuestos de una manera específica y consistente. La aparición de maclas de deformación en aleaciones de Ti depende de la textura inicial, la velocidad de deformación, la temperatura de deformación y el tamaño del grano.
Los estudios han demostrado que el hermanamiento puede mejorar las propiedades mecánicas de los materiales. Además, se ha demostrado que la deformación criogénica del Ti comercialmente puro (CP-Ti) desencadena la macla por deformación, lo que aumenta significativamente su resistencia y ductilidad. Sin embargo, no se han comprendido completamente los efectos exactos de los diferentes mecanismos de deformación y el tamaño de grano sobre la resistencia del CP-Ti a temperaturas criogénicas.
Para abordar esta brecha, un equipo de investigadores de China, dirigido por el profesor asistente Cai Chen y el Dr. Ji-zi Liu de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Nanjing, investigó las propiedades mecánicas y el comportamiento de macla del CP-Ti a temperatura ambiente y nitrógeno líquido. temperatura (LNT).
"Estudiar el comportamiento de deformación del CP-Ti y sus aleaciones a temperaturas criogénicas puede ayudar en el desarrollo de nuevos procesos controlados para mejorar su resistencia y ductilidad", explica el Dr. Chen. Su artículo fue publicado en la revista Transactions of Nonferrous Metals Society of China. .
Utilizando técnicas avanzadas como la difracción por retrodispersión de electrones de barrido y la microscopía electrónica de transmisión, los investigadores estudiaron los cambios en la microestructura y las dislocaciones de las muestras de CP-Ti bajo carga uniaxial a ambas temperaturas. Investigaron el comportamiento de endurecimiento del plástico, la fragmentación de granos inducida por la macla, la transformación de la textura y la plasticidad de las muestras.
Sus experimentos revelaron que las muestras recristalizadas deformadas en LNT exhibieron una combinación mucho mejor de resistencia y ductilidad que las deformadas a temperatura ambiente. Además, la muestra con el tamaño de grano más pequeño a ambas temperaturas mostró el límite elástico más alto.
El deslizamiento por dislocación se identificó como el principal mecanismo de deformación a temperatura ambiente, mientras que la macla por deformación se volvió dominante en LNT. Esta transición de los mecanismos de deformación surgió como el principal factor que contribuye a las excelentes propiedades mecánicas observadas en LNT. Además, el equipo también propuso una relación Hall-Petch modificada que tiene en cuenta las temperaturas criogénicas para explicar el mecanismo de fortalecimiento.
El Dr. Liu dice:"Los resultados del estudio proporcionan información importante sobre los procesos de deformación de metales hexagonales a temperaturas criogénicas. Esto puede conducir a procesos mejorados para el control y diseño de metales que puedan soportar condiciones extremas".
En general, este estudio mejora nuestra comprensión de la microestructura y los mecanismos de deformación de metales como el Ti y allana el camino para el desarrollo de metales más fuertes y dúctiles.
Más información: Cai Chen et al, Efecto del tamaño del grano y la temperatura en el mecanismo de deformación del titanio comercialmente puro, Transactions of Nonferrous Metals Society of China (2023). DOI:10.1016/S1003-6326(23)66337-X
Proporcionado por Cactus Communications
