Ensayos de fatiga y caracterización de la microestructura resultante por microscopía electrónica de transmisión en zircaloy 4

S. DI TOMA; G. BERTOLINO; A. TOLLEY

Encuentro; 4º Encuentro de Jóvenes Investigadores en Ciencia de Materiales; 2012

SAM

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.