Zonas GP

Síntesis a realizar los siguientes temas, colocar estos subtítulos para identificar la síntesis hecha.

1. PRECIPITACIÓN EN ALEACIONES DE ENDURECIMIENTO POR ENVEJECIMIENTO

Esta descrito por la teoría de nucleación y crecimiento, estas proporcionan pautas generales, se consideran algunos ejemplos sobre la variedad de transformaciones que pueden ocurrir en sólidos, estos ejemplos están dados por aleaciones que pueden ser endurecidos con la edad.

1.1. Precipitación en aleaciones de aluminio y cobre

Zonas GP

Si una aleación con la composición Al – 4% en peso de Cu (1.7% atómico) se calienta a una temperatura de aproximadamente 540 ° C, todo el cobre estará en solución sólida como una fase α fcc estable y al enfriar rápidamente la muestra en agua no hay tiempo para ninguna transformación de esta manera se obtiene que la solución sólida se mantenga en gran medida sin cambios en la temperatura ambiente, ahora esta solución solida se encuentra sobresaturada con Cu y se precipitara en CuAl2.

Si la aleación ahora envejece manteniéndola durante un período de tiempo a temperatura ambiente o alguna otra temperatura por debajo de aproximadamente 180 ° C se encuentra que el primer precipitado en nuclearse no es θ sino zonas GP coherentes ricas en Cu. La razón de esto puede entenderse sobre la base de las barreras de energía de activación relativa para nucleación. Las zonas GP son completamente coherentes con la matriz y por lo tanto tienen una energía interfacial muy baja, mientras que la fase θ tiene una estructura cristalina tetragonal compleja que solo puede formarse con interfaces incoherentes de alta energía.

Además, las zonas minimizan su energía de deformación eligiendo una forma de disco perpendicular a las direcciones elásticamente suaves en la matriz fcc. Por lo tanto, a pesar del hecho de que la fuerza impulsora para la precipitación de zonas GP (ΔGV - ΔGS) es menor que para la fase de equilibrio, la barrera a la nucleación (ΔG *) es aún menor, y las zonas se nuclean más rápidamente.

La microestructura de una aleación de Al-Cu envejecida para producir zonas GP se muestra en la figura, el contraste en la imagen se debe a la tensión de inadaptación de coherencia perpendicular a las zonas, esto distorsiona la red, causando variaciones locales en la intensidad de la difracción de electrones, que a su vez se muestra como variaciones en la intensidad de la imagen. Microestructuralmente, las zonas parecen estar homogéneamente nucleadas, sin embargo, se cree que el exceso de vacantes juega un papel importante en su formación.

Zonas GP: GP por Guinier y Preston que descubrieron por primera vez su existencia. Este descubrimiento fue realizado independientemente por Preston en los EE. UU. Y Guinier en Francia, ambos empleando técnicas de difracción de rayos X. Su trabajo fue confirmado más tarde por microscopía electrónica de transmisión.

Las zonas GP se forman como el primer precipitado durante el envejecimiento a baja temperatura de muchas aleaciones tecnológicamente importantes, especialmente aquellas basadas en aluminio, en aleaciones diluidas de Al-Zn y Al-Ag se encuentran zonas GP ricas en Zn y ricas en Ag. En estos casos hay muy poca tensión de inadaptación y ΔG * es minimizado por la formación de zonas esféricas con una energía interfacial mínima.

Fases de Transición:

Las fases de transición se forman porque tienen una barrera de energía de activación más baja para la nucleación que la fase de equilibrio, por lo tanto, la energía libre de la aleación disminuye más rápidamente a través de las fases de transición que por transformación directa a la fase de equilibrio.

Las barreras de energía de activación más bajas se logran porque las estructuras cristalinas de las fases de transición son intermedias entre las de la matriz y la fase de equilibrio. De esta manera, las fases de transición pueden lograr un alto grado de coherencia y, por lo tanto, una baja contribución de energía interfacial a ΔG *.

Las fases de transición son precedidas por la formación de las zonas de GP, en el caso de las aleaciones de Al-Cu, la fase de equilibrio θ está precedida por θ ′ ′ y θ ′. Las fases de transición θ ′ ′ y θ ′ son menos estables que la fase de equilibrio θ y, en consecuencia, tienen energías libres más altas como se muestra en la figura.

Las composiciones de la matriz en equilibrio con cada fase (α1α2α3α4), están dadas por la construcción tangente común. Estas composiciones corresponden a puntos en las líneas de solvus para zonas GP, θ ″, θ′ y θ y la energía libre de la aleación que experimenta la secuencia de precipitación disminuye(G0 hacia G4). La transformación se detiene cuando la energía libre mínima alcanza el estado de equilibrio G4.

La transformación de zonas GP a θ ″ ocurre por la transformación in situ de las zonas, que pueden considerarse sitios de nucleación son muy potentes para θ ″. Después de tiempos de envejecimiento más largos, la fase θ 'se nuclea en dislocaciones de matriz con dos orientaciones de placas θ'

La secuencia completa de zonas GP y precipitados de transición solo es posible cuando la aleación se envejece a una temperatura inferior al solvus de las zonas GP

Si el envejecimiento se lleva a cabo por encima del solvus θ ′, el único precipitado que es posible es el que se nuclea y crece en los granos de grano, además, si una aleación que contiene zonas GP se calienta por encima del solvus de la zona GP, las zonas se disolverán. Esto se conoce como reversión.

El efecto del envejecimiento de la temperatura sobre la secuencia de precipitados es ilusorio trazado por un diagrama esquemático TTT. Las velocidades de transformación más rápidas están asociadas con altas velocidades de nucleación y, por lo tanto, finas distribuciones precipitadas, en consecuencia existe un mayor grosor en la microestructura.

1.2. Precipitación en aleaciones de aluminio y plata

En la figura siguiente se muestra el diagrama de fase Al – Ag. Si las aleaciones que contienen hasta aproximadamente el 23% en porcentaje atómico de Ag se tratan en solución y se les da un tratamiento de envejecimiento a baja temperatura.

Las zonas GP en este sistema son esféricas, γ 'es una fase de transición hexagonal compacta, γ 'se nuclea heterogéneamente en dislocaciones

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