Transformaciones de Fase Cuestionario 1



1. De una evidencia del origen cristalográfico de la deformación plástica en metales. Describa la deformación plástica de metales a nivel atómico. ¿Qué es una banda de deslizamiento?


La evidencia se obtiene a partir de la observación del ensayo de tracción de un mono cristal de magnesio. Luego del ensayo, se observan “marcas” inclinadas 45º a partir del plano basal. Si se observanestas “marcas” a grandes aumentos, se reconoce una serie de escalones que se han formado en la superficie, coincidiendo con los planos compactos de la estructura cristalina del magnesio. Esto también ocurre en metales como el aluminio. Figura 1.






























Figura 1.


2. Sistema de deslizamiento. Ley de Schmid

Sistema de deslizamiento:Corresponde a la combinación de la dirección (dada por el vector de burgers) y el plano de deslizamiento en un plano formado por el vector de burger y la dislocación. Figura 2.

.Ley de Schmid: La ley de Schmid define el esfuerzo constante en la dirección de deslizamiento mediante la siguiente relación:



Donde:

= esfuerzo constante en la dirección de deslizamiento
= esfuerzo unidireccionalaplicado al cilindro

Que indica que para que la dislocación se mueva en este sistema de deslizamiento, la fuerza aplicada debe producir un esfuerzo cortante en la dirección de deslizamiento.























Figura2. Sistema de deslizamiento


3. ¿Cuáles son los sistemas de deslizamiento de los metales con estructura BCC y FCC? ¿Cuántos son los sistemas? Ilustrecon dibujos de planos y direcciones en la celda unitaria.

Estructura Cristalina
Plano de Deslizamiento
Dirección de Deslizamiento
BCC
{110}
{123}
{112}

FCC
{111}


En las estructuras BCC existen 48 sistemas de deslizamiento, en las FCC existen 12 sistemas de deslizamiento.





















Figura 3. Sistema de deslizamiento (111)[101] para una celda FCC.4. Defina dislocación y su relación con las líneas de deslizamiento. ¿Qué es el vector de Burger?

Las dislocaciones son imperfecciones lineales en una red que de otra manera sería perfecta. Su definición se originó con el propósito de explicar el hecho de que cristales de metales puros cedían a cargas menores (miles de veces) de las calculadas teóricamente para un cristal perfecto. Elmovimiento de las dislocaciones sirve para explicar como se deforman los materiales. La interferencia con el movimiento de las dislocaciones ayuda a explicar cómo se incrementa la resistencia mecánica de los materiales.
El vector de Burgers, b, corresponde a la dirección y distancia que se desplaza una dislocación en cada paso.

5. Calcule el esfuerzo teórico para deformar un cristal. ¿Por qué elesfuerzo necesario para generar o introducir una dislocación en un cristal perfecto (sin dislocaciones) es igual al esfuerzo teórico anteriormente calculado? ¿Qué es un “Whisker”?¿Podría ahora explicar porque los metales generalmente son tan fáciles de deformar?


En la figura 4 se muestran dos planos adyacentes de átomos en un cristal. El desplazamiento del plano superior desde suposición de equilibrio es designado por μ. Para pequeños esfuerzos, la ley de Hooke para el esfuerzo de corte τ es:

Donde G se llama modulo de corte.

Para esfuerzos mayores, aunque, τ debe ser más pequeña que el dado en la ecuación anterior ya que τ=0 cuando μ=(b/2) (ver figura 4). Por lo tanto si μ es cercano a b/4 el esfuerzo de corte τ debe ser máxima. La más simple relación entre τ y μ enla que se cumple este comportamiento es:

La constante α se evalúa resolviendo (d τ /d μ) μ→0 lo que da:

Si b ≈ d, el máximo valor de τ, a μ ≈ b/4, es:





















Figura 4.



Para materiales metálicos la fluencia ocurre a aproximadamente en G/105 y no a G/2π, lo que produce una gran diferencia entre los valores reales y los valores teóricos.
El...