Materiales

TERMOFLUENCIA

En un metal a temperatura ambiente, un esfuerzo aplicado menor no produce deformación plástica. Sin embargo la temperatura del metal se incrementa, es posible que comience a deformarse plásticamente a un cuando los esfuerzos aplicados sean bajos. Esta deformación plástica depende de la temperatura y del tiempo que la fuerza sea aplicada.
Es un mecanismo de fallo porrotura de los materiales. La mayor parte de los materiales metálicos no se pueden utilizar para aplicaciones estructurales cuando su temperatura se eleva por encima de 0,5-0,6*TF porque se deforma plástica e intergranularmente, llegando a producirse la rotura.
Los materiales estructurales están sometidos generalmente a cargas por debajo del límite elástico. En este caso se produce deformación plásticapermanente a cargas por debajo del límite elástico de los materiales.

La termofluencia es la deformación plástica que puede sufrir un material a temperatura elevada y durante periodos largos de tiempo aun cuando el esfuerzo aplicado sea menor que su resistencia a la fluencia.
La termofluensia es causada por el movimiento de las dislocaciones, las cuales ascienden en la estructuracristalina a causa de la difusión. La dislocación no se mueve sobre su plano de deslizamiento como seria el caso de la deformación platica causada por una fuerza mayor, sino que se mueve perpendicularmente a plano de deslizamiento.

El que la dislocación se mueva, se traduce en que el material se deforma plásticamente. La termofluencia es un fenómeno que depende significativamente de la difusión.La termofluencia se da para condiciones de baja tensión y largo tiempo a elevadas temperaturas. La temperatura a partir de la cual este efecto empieza a producirse depende del tipo de material.
En los materiales metálicos se da a temperaturas que están por encima de la temperatura equicohesiva, que es la temperatura a la cual, a lo largo del límite de grano, la cohesión es igual que a lo largodel grano, que puede ser 0,4-0,5-0,6*TF, dependiendo del material.
Se va a dar siempre que tengamos una temperatura para la cual el límite de grano es menos resistente que el interior del grano. La superficie de rotura en este tipo de fallo será de tal manera que en el interior de grano no habrá descohesión entre los planos.
En los materiales cerámicos también se produce la termofluencia, pero seproducirá a temperaturas un poco más elevadas, del orden de 0,4*TF a 0,7*TF.
En muchos de los polímeros se produce termofluencia a temperatura ambiente.
Este tipo de fallo es muy complejo, y en él intervienen distintos mecanismos de deformación y depende de la tensión a la que está sometido el material, la temperatura, la velocidad de deformación y el tipo de material.

MATERIALES RESISTENTESA LA TERMOFLUENCIA

En un material que resista bien este tipo de mecanismo de fallo se busca sobre todo la resistencia al flujo a través del límite de grano. Eso se consigue teniendo un tamaño de grano muy grande, de modo que la superficie del límite de grano sea menor. Un ejemplo típico es cómo esta consideración se ha tenido en cuenta para el diseño de álabes de turbina (paletas curvasde una rueda hidráulica).
Inicialmente se obtenía un material policristalino por fundición. Primero se buscó el crecimiento de cristales columnares. El molde donde se vierte el metal líquido está cubierto por un material que aguanta el calor, de forma que sólo se enfría la superficie inferior, de modo que el crecimiento de grano es direccional, igual que el flujo de calor.
Los primeros gérmenesque solidifican lo hacen en la pared inferior. A medida que se va levantando la campana refractaria se favorece el crecimiento de granos columnares.
Una vez que hay formados varios cristales columnares, se deja pasar a través de un cuello un único grano, de forma que sólo crece un cristal, formándose un álabe compuesto por un mono cristal.
Una segunda forma de luchar contra el creep es utilizar...