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MECANISMOS DE INGENIERIA EN LIMITE DE GRANO

Abstracto:

Este documento reporta datos para el análisis de las fronteras de grano, poblaciones desorientadas, y las características de micro estructura en ingeniería de límites de grano (GBE), acompañado por medidas paralelas en un control de espécimen no de GBE del mismo material. El proceso GBE resulto en el doble del número fraccionario de límites de ∑3 a 41%, acompañado por un incremento de 12 veces en ∑9. La población de ∑3 tiene una morfología figurada, indicando un rango de límites de planos y movilidades asociadas, y además indicando que tal ∑3 surge de interacciones ∑3 n. Varios ∑3s se vuelven incorporados dentro de la red de límites de grano. De ahí que, la red de límites de grano es modificada directamente vía remplazo parcial por ∑3s. Esto es en términos generales el mecanismo de regeneración de ∑3. Los datos del cobre de GBE fueron comparados con datos previamente adquiridos del latón de GBE. El latón tiene aproximadamente en mismo número de fraccionario de ∑ 3s (38%), pero un numero fraccionario menor de ∑ 9sy ∑ 27s y una micro estructura marcadamente diferente, donde los vínculos no están incorporados en la red de límites de grano, y en su lugar la red es modificada indirectamente vía la modificación de la cristalografía del límite, que resulta de la vinculación. Esto está determinado por los mecanismos de “nueva vinculación”. Esta sugerido que estos dos mecanismos son generales para todos los metales de GBE donde el GBE está basado en vínculos endurecidos. Tras la condición de un numero fraccionario mínimo (₌ 20%) de ∑ 3s es conocida, la proporción de cada mecanismo que opera será gobernada por procesos variables, e.g., deformación de nivel en frio y tiempo/de endurecimiento.

1.- Introducción:

Varios tipos de degradación intergranular han estado mostrando respuesta a ingeniería del límite de grano (GBE), el cual es la manipulación deliberada de la estructura del límite de grano en orden para mejorar las propiedades del material, como son: las resistencia ala corrosión, la fractura intergranular, o ductilidad. El mecanismo de mayor confianza del GBE en vinculación prolífica, donde los vínculos son un tipo de limite ∑3 en agrupamiento de emergía de metales y aleaciones de bajos defectos. Recientemente la GBE ha sido revisada en esta clase de materiales y discutida a detalle. Originalmente se pensaba que la fracción total de límites bajos de ∑ (dentro de la nomenclatura de coincidencia de entramado de sitio (CSL)) fue responsable de las mejoras de propiedad. Este acercamiento a sido refinado a través de los años y ahora está ampliamente pensado que, aun que ∑ tiene usos como herramienta de categorización, no está unida en general a propiedades o a orden estructural en poli cristales. Actualmente, las aéreas de prioridad para el estudio del GBE incluyen:

• El rol del los planos de limite de grano. De acuerdo con resisten evidencia experimental las propiedades de un límite de Angulo alto, son gobernadas primordialmente por planos de índice bajo a la superficie de limite. Los planos de índice bajo no están siempre relacionados a ∑, y así este acercamiento requiere algún valoramiento de pensar e ideas en GBE. La desorientación de ∑3, la cual es prolífica en materiales de GBE le da aumento a un número de planos de bajo índice.

• Conectividad de interface: La conectividad de limites aleatorios en la red interracial, es un parámetro importante porque afecta directamente el comportamiento del material, E.g. La propagación de la degradación intergranular. De ahí que, el rol de GBE es percibido a ser el que perturba los senderos de los límites aleatorios a través de la micro estructura. Recientemente la extensión de argumentos de conectividad de dos dimensiones a 3 dimensiones ha sido dirigido

• Modelo y predicción del fallo intergranular: Los modelos que son incrementada mente refinados apuntan a predecir la profundidad potencial de las fracturas intergranulares, basado en la proporción y distribución de los limites de ∑.

Este documento reporta datos para el análisis de las fronteras de grano, poblaciones desorientadas, y las características de micro estructura en ingeniería de límites de grano (GBE), acompañado por medidas paralelas en un control de espécimen no de GBE del mismo material.

Los especímenes han garantizado GBE por una ruta de procesamiento de propiedad. Estas medidas son consideradas en comparación con otras investigaciones de materiales de GBE, lo que da lugar a nuevos puntos de vista y teorías a mecanismos de GBE.

2.- Experimental

Especímenes de cobre libre de oxigeno y de conductividad alta (OFHC) que han sido GBE y acompañando cobre no GBE OFHC (el espécimen de control) fueron adquiridos por la compañías de tecnología integran de Toronto Canadá. El procesamiento GBE, esta comercialmente protegido así que detalles del mismo no están disponibles. Sin embargo, típicamente el procesamiento GBE incluye varias iteraciones (e.g. 3-7) de trabajo frio (e.g., 20-40% de reducción) y endurecimiento (e.g., por encima de la temperatura de cristalización por unos pocos minutos) lo cual resulta en un tamaño de grano fino y ciertas mejoras en la propiedad.

Los especímenes fueron metalograficamente preparados en el modo normal y sub-secuencialmente grabados en 50:50 amoniaco y peróxido de hidrogeno por 3 seg. Los datos fueron recolectados usando una tecnología HKL de 5 canales de esparcimiento de difracción de electrones (EBSD) sistema interfaceado a un microscopio de escaneo de electrones Philips XL30

Operado a 20 KV. Los mapas fueron recolectados del espécimen de GBE y el espécimen de no GBE utilizando escalones de tamaño 0.5 y 2 µm respectivamente. Más de 27 000 granos fueron tomados del espécimen de GBE, en 27 mapas de lugares aleatorios en la superficie del espécimen.

Similarmente 3000 granos fueron tomados del espécimen no GBE. Los mapas de orientación fueron analizados usando un software TANGO de 5 canales. El criterio Brandon fue utilizado para clasificar los limites de ∑3 n con n < o = 5. La exactitud de las medidas de desorientación obtenidas por EBSD fue de 0.5 °

3. Resultados.

El rasgo más sorprendente de la muestra de la micro estructura GBE es la gran fracción (58%) de la longitud de interface que es ∑3 y la intrincada naturaleza de la población de interface de ∑3. También está presente una longitud de límites de fracción alta de ∑3n (n>1), concretamente 15%. La figura 1 ilustra el global de la micro estructura, donde los límites de ∑3 están coloreados en rojo, los límites de ángulo alto aleatorios son negros, los límites de ángulo bajo (<15°) son grises y otros límites de ∑3n son de otros colores: ∑9, azul, ∑27, amarillo, ∑81, verde; ∑243 morado. El mapa está mostrado en un fondo de “banda de contraste” (i.e., calidad de patrón de difracción). Algunos rasgos de “islas”, bordeados completamente por ∑3, son representadas con un tono más claro de gris. Estas interfaces han sido sustraídas de estadísticas de conteo en la base que desde esta sección bidimensional parecieran estar desconectadas de la red de interfaz, aunque esta suposición solo podría ser confirmada por secciones tridimensionales. Si los rasgos de islas fueran incluidas, le darían un 4% extra de longitud a ∑3.

La morfología de la población de interfaz de el espécimen de GBE es mejor apreciada en comparación con la micro estructura del espécimen de control no GBE, como está ilustrado en la figura 2. La misma clave de color es utilizada para los límites como en la figura 1. Es aparente desde la frecuencia de una subestructura de límites de ángulo bajo dentro del grano que hay algunas deformaciones en el espécimen de no GBE. El espécimen de no GBE contiene una longitud fraccionaria de ∑3s de 33%. La figura 2 presenta la micro estructura esperada de un material de bajo apilamiento de defecto con vínculos de endurecimiento: hay granos bien definidos los cuales típicamente contienen grandes, vínculos rectos, a menudo en conjuntos paralelos. Frecuentemente, los vínculos abarcan el grano entero y hay pocas facetas en ellos. Esta morfología directa de ∑3 indica vínculos coherentes en planos {111}. Los límites ∑3n (n>1) están presentes en una proporción muy baja, normalmente cerca del 1%. En contraste, en el espécimen GBE los ∑3s normalmente no son rectos o emparejados, indicando que muchos de los ∑3s no están directamente vinculados con endurecimiento en planos de {111}; más bien, ocupan un rango de planos.

También está claro, comparando las figuras 1 y 2 que el tamaño del grano ha sido considerablemente refinado por el proceso GBE. Se vuelve problemático medir y definir cuantitativamente el “tamaño de un grano” en una micro estructura tal como la de la figura 1 donde la red de límite de grano ha sido extensivamente perturbada por ∑3s. Y donde constituyen cerca de la mitad de la longitud del límite de grano. Usualmente ∑3s son omitidos de la estadística de conteo al definir el tamaño del grano en la base de que no forman parte de la red intergranular. La figura 3 muestra la micro estructura del espécimen de GBE cuando los límites de ∑3 son ignorados; aquí han sido degradados por la presentación en delgadas líneas grises. El límite de red de ángulo alto restante.

En orden para recopilar las estadísticas de desorientación, varios mapas del tipo de los mostrados en las figuras 1 y2 han sido agregados. Los muy

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