Coalescencia de microhuecos

Imagen SEM de coalescencia de microhuecos vista en una superficie de fractura dúctil de 6061-T6 Al

La coalescencia de microespacios ( MVC ) es un mecanismo de fractura microscópica de alta energía observado en la mayoría de las aleaciones metálicas y en algunos plásticos de ingeniería .

Morfologías de la superficie de fractura de MVC para a) tensión, b) corte yc) fallas por flexión

proceso de fractura

MVC se desarrolla en tres etapas: nucleación, crecimiento y coalescencia de microhuecos. La nucleación de microhuecos puede ser causada por craqueo de partículas o falla interfacial entre las partículas del precipitado y la matriz. Además, a menudo se forman microhuecos en los límites de los granos o en inclusiones dentro del material. ^{[1] [2]} Los microhuecos crecen durante el flujo plástico de la matriz y se fusionan cuando los microhuecos adyacentes se unen o el material entre los microhuecos experimenta estrechamiento . La coalescencia de microhuecos conduce a la fractura. ^[3] Las tasas de crecimiento de vacíos se pueden predecir asumiendo plasticidad continua utilizando el modelo Rice-Tracey: ^{[2] [4]}

${\displaystyle \ln \left({\frac {\bar {R}}{R_{0}}}\right)=\int \limits _{0}^{\epsilon _{q}}A\left({\frac {3\sigma _{m}}{2\sigma _{ys}}}\right)d\epsilon _{v}^{p}}$

donde es una constante típicamente igual a 0,283 (pero depende de la triaxalidad de la tensión), es el límite elástico , es la tensión media , es la deformación plástica equivalente de Von Mises, es el tamaño de partícula y es producida por la triaxalidad de la tensión: ${\displaystyle A}$ ${\displaystyle \sigma _{ys}}$ ${\displaystyle \sigma _{m}}$ ${\displaystyle \epsilon _{q}}$ ${\displaystyle R_{o}}$ ${\displaystyle {\bar {R}}}$

${\displaystyle {\bar {R}}={\frac {R_{1}+R_{2}+R_{3}}{3}}}$

Morfologías de la superficie de la fractura.

MVC puede dar como resultado tres morfologías de fractura distintas según el tipo de carga en el momento de la falla. La carga de tracción produce hoyuelos equiaxiales, que son depresiones esféricas de unos pocos micrómetros de diámetro que se fusionan de manera normal al eje de carga. Los esfuerzos cortantes darán como resultado hoyuelos alargados, que son depresiones parabólicas que se fusionan en planos de esfuerzo cortante máximo. Las depresiones apuntan al origen de la grieta, y la falla influenciada por el corte producirá depresiones que apuntan en direcciones opuestas en superficies de fractura opuestas. La tensión y flexión combinadas también producirán la morfología de hoyuelos alargados, pero las direcciones de las depresiones serán en la misma dirección en ambas superficies de fractura.

Referencias

1. Askeland, Donald R. (enero de 2015). La ciencia y la ingeniería de los materiales . Wright, Wendelin J. (Séptima ed.). Boston, MA. págs. 236-237. ISBN 978-1-305-07676-1. OCLC  903959750.{{cite book}}: Mantenimiento CS1: falta el editor de la ubicación ( enlace )
2. Soboyejo, WO (2003). Propiedades mecánicas de materiales de ingeniería . Marcel Dekker. págs. 393–394. ISBN 0-203-91039-7. OCLC  54091550.
3. Hertzberg, Richard W. Mecánica de deformación y fractura de materiales de ingeniería, cuarta edición . John Wiley and Sons, Inc, Hoboken, Nueva Jersey: 1996.
4. Integridad estructural integral. Milne, I., Ritchie, RO, Karihaloo, BL (1ª ed.). Ámsterdam: Elsevier/Pérgamo. 2003, págs. 186-192. ISBN 978-0-08-049073-1. OCLC  190802556.{{cite book}}: Mantenimiento CS1: otros ( enlace )