Anisotropía mecánica en chapas de zinc por efecto de la evolución de la textura cristalográfica y de la microestructura

M. LEONARD; E. NICOLLETTI; A. ROATTA; M.STOUT; J.W. SIGNORELLI

Copiapo

Congreso; 17° Congreso Internacional de Metalurgia y Materiales CONAMET-SAM; 2017

CONAMET SAM

La creciente utilización de zinc laminado en la industria, principalmente en la arquitectónica, se debe a su gran maleabilidad y excelente terminación superficial, la cual tiende a conservarse en el tiempo gracias a su resistencia a la corrosión. El zinc presenta una estructura cristalina hexagonal compacta (HCP) con una relación de red c/a de 1.856. Debido a su bajo número de sistemas de deslizamiento disponibles, el zinc presenta una marcada anisotropía en su comportamiento plástico. La adición de elementos aleantes tales como cobre y titanio, empleados para aumentar la resistencia mecánica, influyen su comportamiento anisótropo debido al fibrado que presenta su distribución, la cual tiende a alinearse en la dirección de laminación. Los precipitados observados en la aleación de zinc analizada (Zn-0,09Cu-0,05Ti) se corresponden con una fase intermetálica TiZn16[1].En este trabajo se realizaron ensayos de tracción uniaxial con probetas ISO 6892-1 extraídas a 0º (RD), 45º (DD) y 90º(TD) respecto de la dirección de laminación. Los ensayos se realizaron a una velocidad de deformación de 8.4 x 10-4 s-1. La respuesta mecánica que se observada en la Figura 1 refleja claramente el comportamiento anisótropo de estas aleaciones. La tensión de fluencia se incrementa sensiblemente al traccionar la chapa en las direcciones DD y TD respecto de su valor en RD. La elongación de rotura se ve reducida apreciablemente en el caso TD respecto de la correspondiente en RD; no así en el caso DD. Sin embargo, no se establece una relación directa entre estos valores con los valores de deformación correspondientes a los máximos de tensión: 0.34, 0.27 y 0.14 en RD, DD y TD respectivamente. Cabe destacar, el bajo nivel de endurecimiento por deformación que presenta el material en estos ensayos. Por otra parte, los valores del coeficiente de anisotropía plástica (r) dan cuenta de que la relación entre la reducción transversal (εw) y en el espesor (εt) varía sensiblemente con la dirección en la que se aplica la carga. La Figura 2 muestra una evolución creciente de los valores de r con la deformación, manteniéndose en todo los casos sensiblemente por debajo del valor isótropo (r=1), indicando una evolución no despreciable de la textura cristalográfica del material durante el proceso de deformación. La Tabla 1 resume los valores medidos. La Figura 3 presenta la distribución preferencial de orientaciones, en su forma de figura de polos, correspondiente al material inicial. Las mismas han sido obtenidas mediante difracción de rayos X.A partir de los datos obtenidos mediantes los ensayos mecánicos mencionados, los mismos son utilizados para disponer de una primera calibración de modelos de base micromecánica que se desarrollan, los cuales tienen en cuenta explícitamente la distribución preferencial de orientaciones cristalinas y sistemas de deslizamiento presentes en el material[2,3]. Se asume que la deformación a nivel del cristal simple se produce fundamentalmente por deslizamiento basal y los sistemas más duros en términos de tensión critica de activación (deslizamiento prismático y piramidal ) contribución a efectos cerrar la superficie de fluencia del cristal. Las predicciones utilizando los valores calibrados serán confrontadas con resultados independientes obtenidos en corte simple[4] a los fines de evaluar el valor predictivo del modelo propuesto.