Las Contribuciones de una Aproximacion Multiescala Combinando Experimentos y Simulaciones al Entendimiento de Propiedades de Materiales

R. E. BOLMARO; NATALIA DE VINCENTIS; MARTINA AVALOS; M. A. BERTINETTI; J. W. SIGNORELLI; A.L. FOURTY; C.E. SOBRERO; PRISCILA RODRIGUES; J. MALARRÍA; G. CHARCA RAMOS; A ROATTA,; P.A. TURNER; A.V. DRUKER; M. SERENELLI

Rosario

Congreso; 11º Congreso Binacional de Metalurgia y Materiales. SAM-CONAMET 2011. 18 al 21 de octubre 2011 ? Rosario, Argentina.; 2011

Soc. Argentina de Materiales

El trabajo presenta los principales resultados de un proyecto amplio que involucra la colaboración de varios grupos de investigación y laboratorios en una integración que pretende incorporar métodos experimentales que abarcan varias escalas dimensionales tanto en lo experimental como en lo teórico. Dado el alcance y amplitud del trabajo que se pretende mostrar los autores son imposibles de nombrar. En el aspecto experimental se han obtenido fructíferas interacciones entre diversas técnicas que abarcan desde la caracterización de microestructuras, las mediciones de texturas a diversas escalas, las mediciones de tensiones residuales y las caracterizaciones de propiedades mecánicas macroscópicas como la deformabilidad y la fractura. Las técnicas utilizadas incluyen: a) difracción de rayos X en laboratorio y de luz sincrotrón para caracterizar estructuras de dislocaciones y tamaño de dominio, b) medición de texturas por ambas técnicas y por difracción de neutrones, con experimentos in y ex situ, c) caracterización de microtexturas y microestructuras por EBSD, c) caracterización mecánica en tracción, laminación, compresión, ECAE y embutibilidad. En los aspectos teóricos las contribuciones incluyen el desarrollo y/o utilización de modelos micromecánicos autoconsistentes, FFT (Fast Fourier Transform) y FEM (Finite Element Methods). Se incluyen además el desarrollo de códigos de recristalización, análisis y posprocesamiento. Los materiales a los que se aplican estas técnicas abarcan desde metales a rocas y biomateriales. Entre los primeros se incluyen tanto materiales y procesos diseñados para investigar propiedades básicas como materiales de uso industrial, v.g. aceros de bajo y ultra-bajo carbono y ODS con aplicaciones en centrales de energía. Los trabajos específicos y extensos se detallan en otras presentaciones de este congreso. En el presente trabajo se pretende solamente mostrar cómo funcionan las líneas de flujo entre los diversas temáticas, las potencialidades de cada técnica, sea teórica o experimental, y algunos pocos resultados sobresalientes que confirman el poder de la metodología utilizada. Comenzando desde la escala más pequeña pueden mencionarse los resultados de evaluación de densidades de dislocaciones en aceros ODS deformados y tratados térmicamente obtenidos por medio de la técnica de Williamson-Hall aplicada a picos de difracción obtenidos por radiación sincrotrón en LNLS- Brasil. Conjuntamente con los valores de microdureza se confirman la correlación que se puede observar entre estas determinaciones y las propiedades mecánicas macroscópicas [1]. La misma técnica, combinada con difracción de rayos X en laboratorio, puede ser aplicada a diversas aleaciones de aluminio deformadas por ECAE y tratadas térmicamente. Una evaluación complementaria, que permite la discriminación de la densidad de dislocaciones en función de la orientación cristalina, la permite la medición de microtexturas de alta resolución por medio de la técnica de EBSD. Diversas magnitudes calculadas a partir de las misorientaciones locales (Kernel Average Misorientation, Grain Orientation Spread, etc.) son asociadas a la existencia de arreglos más o menos densos de dislocaciones como IDB (Incidental Dislocation Boundaries) y GNDB (Geometrically Necessary Dislocation Boundaries). Los valores de densidades de dislocaciones medidos pueden ser comparados con cálculos de densidades obtenidos a partir del tensor de curvatura local que se calcula a partir de los resultados de EBSD. Una imagen de cálculos efectuados en una muestra de aluminio deformada y parcialmente recristalizada. Las densidades de dislocaciones sirven además al propósito de ser datos de entrada de propiedades mecánicas calculadas por métodos micromecánicos teniendo en cuenta texturas y tensiones residuales medidas ya sea por difracción de rayos X o neutrones. La Fig. 4 muestra las texturas de laminación asimétrica de Al medidas por neutrones en FRM-II, Munich, Alemania. Las simulaciones alimentadas con datos experimentales correctos permiten extender la escala de interpretación de nuevos datos experimentales que son a su vez fuente de nuevas preguntas.