Simulaciones atomísticas del efecto de la temperatura en las propiedades mecánicas de Zr nanocristalino

G. BERTOLINO; C. J. RUESTES; M. RUDA; D. FARKAS

Santa Fe

Congreso; Congreso Internacional de Metalurgia y Materiales; 2014

SAM

En este trabajo presentamos los resultados obtenidos del estudio del efecto de temperatura en las propiedades mecánicas de policristales nanométricos de Zr hcpmediante simulaciones de dinámica molecular (DM). Utilizamos potenciales de Zr del tipo átomo embebido (EAM).Las microestructuras utilizadas consistieronen policristales tubulares de 50 granos y geometría autosimilar, con tamaños de grano entre 12 y 30 nm, generados mediante una teselación de Voronoi en elplano normal al eje tubular. Las orientaciones cristalinas de los granos fueron generadas de manera aleatoria o bien con alguna textura predefinida. Una de lastexturas estudiadas fue la textura del tipo material laminado, donde la mayoría de los granos se orientan preferencialmente con el eje [0001] perpendicular a la dirección de laminación y paralelo a la normal de la chapa. Para esto generamos una muestra donde todos los granos poseen su eje (0001) paralelo al eje de lostubos. De manera análoga generamos muestras con los ejes del tipo {1100} paralelos a la normal de la muestra. Ambos casos se compararon con las muestras sin textura preferencial. Con todas ellas realizamos ensayos numéricos de tracción y compresión a 300K y a 77K, de los cuales obtuvimos curvas de tensión-deformación. Estas curvas mostraron la influencia de la orientación preferencial en el límite de fluencia y la falta de simetría entre las respuestas en tracción y en compresión. Ambos efectos son dependientes de la temperatura del ensayo. Analizamos los mecanismos de deformación en función de la orientación cristalina, la tensión aplicada y la temperatura. Para ello utilizamos el método de análisis de vecinos comunes (CNA) que permite identificar y visualizar la estructura cristalina de los átomos. Observamos la activación de sistemas de deslizamiento basales y prismáticos y la formación de fallas de apilamiento en todos los casos,así como la aparición de distintas configuraciones de maclas de compresión. Comparamos todos los resultados con evidencia experimental de la literatura paraevaluar la validez del potencial EAM utilizado.