INVESTIGADORES
TOLLEY Alfredo Juan
congresos y reuniones científicas
Título:
Ensayos de fatiga y caracterización de la microestructura resultante por microscopía electrónica de transmisión en zircaloy 4
Autor/es:
S. DI TOMA; G. BERTOLINO; A. TOLLEY
Reunión:
Encuentro; 4º Encuentro de Jóvenes Investigadores en Ciencia de Materiales; 2012
Institución organizadora:
SAM
Resumen:
ENSAYOS DE FATIGA Y CARACTERIZACIÓN DE
LA MICROESTRUCTURA RESULTANTE POR MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA DE TRANSMISIÓN EN
ZIRCALOY 4
S. Di Toma1, G. Bertolino2
y A. Tolley2
1 Instituto de
Tecnología J. Sabato, Universidad de San Martín, Centro Atómico Constituyentes,
CNEA
2 División Metales, Centro Atómico Bariloche, CNEA
ditoma@cab.cnea.gov.ar
INTRODUCCIÓN
El objetivo del presente trabajo
es el de correlacionar el comportamiento mecánico en ensayos de fatiga de probetas
de Zircaloy-4 (Zy-4) con su evolución microestructural caracterizada por
Microscopía Electrónica de Transmisión (MET).
El Zircaloy-4 es una aleación
base circonio utilizada en la industria nuclear como material estructural. Esto
se debe a la combinación de sus propiedades: resistencia a la corrosión, respuesta
mecánica y baja captura neutrónica. La microestructura del Zy-4 operativo se
caracteriza por una matriz de fase α, de estructura hexagonal compacta, con
precipitados de Zr(Fe,Cr)2. La matriz a su vez se encuentra
endurecida por solución sólida de los elementos oxígeno y estaño.
MATERIALES Y MÉTODOS
El material de partida es una
plancha de Zy-4 laminada. Se tomaron muestras en las direcciones longitudinal y
transversal respecto del sentido de laminación. Las muestras fueron cicladas en
tracción-tracción controlados por tensión. Luego fueron analizadas con el MET,
donde se caracterizaron dislocaciones, se midieron densidad de las mismas y se
calcularon las orientaciones de los granos analizados.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Los resultados de los ensayos de
fatiga muestran cierta anisotropía en las propiedades mecánicas, obteniéndose
valores de deformación total máxima mayores en la dirección transversal en
igualdad de condiciones de tensión y frecuencia. Actualmente se están
realizando ensayos con mayor número de ciclos en ambas direcciones.
El análisis de la microestructura
refleja la textura cristalina presente en el componente. El análisis de las
orientaciones de los sistemas de deslizamiento y su energía de activación
permite explicar la anisotropía observada en las propiedades mecánicas. Se
encontraron en la dirección transversal mayor número de sistemas de deslizamiento
de baja energía de activación favorablemente orientados.
De la caracterización de las
dislocaciones se encontraron dislocaciones del tipo <a> en todas las
muestras observadas y sólo en una, dislocaciones del tipo <a+c>, aunque
con una densidad un orden de magnitud menor. En la Figura 1 se observa el
principio de extinción utilizado para caracterizar las dislocaciones.
Fig. 1 Extinción
dislocaciones del tipo <a>
Las densidades de dislocaciones del
tipo <a> calculadas oscilaron para todos los ensayos entre valores de 1,5
y 6,1 x1013m-2 y entre 2 y 9 x1012m-2
para las dislocaciones del tipo <a+c>. El análisis realizado se centro en
la dirección longitudinal al estar los granos favorablemente orientados para la
caracterización de las dislocaciones. Actualemente se estan realizando
observaciones con el MET en la dirección transversal.
REFERENCIAS
E. Tenckhoff. Philadelphia: SPECIAL TECHNICAL PUBLICATION,
1988.
P.M. Kelly, A. Jostsons, R.G. Blake, J.G.
Napier. phys. stat. sol. 31, 771-780,
1975.
G. Bertolino, Instituto Balseiro, Comisión Nacional de Energía Atómica,
Universidad de Cuyo, Noviembre 2001.