Tesis:
Estudio de la fenomenología asociada a las anomalías de ductibilidad en metales y aleaciones de aplicación aeroespacial.
- Autor: MARTIN PIRIS, Nuria
- Título: Estudio de la fenomenología asociada a las anomalías de ductibilidad en metales y aleaciones de aplicación aeroespacial.
- Fecha: 2009
- Materia: Sin materia definida
- Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS AERONAUTICOS
- Departamentos: MOTOPROPULSION Y TERMOFLUIDODINAMICA
- Acceso electrónico:
- Director/a 1º: IBAÑEZ ULARGI, Joaquín
- Director/a 2º: BADIA PEREZ, José María
- Resumen: La ductilidad de los materiales metálicos experimenta una variación significativa en función de la temperatura de ensayo o de servicio. En principio podría pensarse que la ductilidad sería una función creciente con la temperatura, pero se ha comprobado que muchos metales y aleaciones presentan uno o varios mínimos de ductilidad en un rango intermedio de temperaturas. Entre los inconvenientes de esta pérdida de ductilidad, que puede limitar la aplicación de estos materiales, pueden destacarse los problemas que se presentan al realizar operaciones de conformado. Con el objetivo de realizar un estudio lo más completo posible del fenómeno y mecanismos asociados al mínimo de ductilidad, se ha trabajado con aluminio con distintos grados de pureza, concretamente Al 99.99%, Al 99.9% y Al 99.5%, para poder analizar el efecto de la concentración de soluto sobre el mínimo de ductilidad, procesado tanto de forma convencional (forja y moldeo) como mediante pulvimetalurgia. El material presentaba tamaños de grano fino o ultrafíno (inferior a 5 |^m), lo que confiere a su comportamiento unas características especiales y hace aún más interesante el análisis de las posibles anomalías de ductilidad, que no tienen por qué corresponderse con las que puedan haberse visto en materiales con tamaño de grano convencional. Se realizaron ensayos de tracción a distintas velocidades de deformación (entre 10"5 s"1 y 10"2 s ), a temperaturas entre -35 °C y 240 aC. A partir de los ensayos mecánicos se determinó la variación con la temperatura, velocidad de deformación, pureza del material y vía de procesado, de una serie de parámetros que caracterizan el comportamiento del material durante el proceso de deformación plástica, como el límite elástico, esistencia a tracción, alargamiento a rotura, alargamiento uniforme, difuso y localizado, exponente de endurecimiento por deformación n y sensibilidad a la velocidad de deformación m. Se ha hecho especial hincapié en la determinación de posibles anomalías de ductilidad a temperaturas próximas a temperatura ambiente, así como en la dependencia con la velocidad e deformación de la temperatura a la cual se producen dichas anomalías en la ductilidad. Se han relacionado los resultados con la microestructura y las características fractográfícas, fundamentalmente mediante microscopía electrónica de barrido, prestando especial interés al mecanismo de fallo y a la influencia del tamaño de grano. Tras analizar los resultados obtenidos y compararlos con los existentes en la bibliografía, se ha constatado la presencia de anomalías en la ductilidad del aluminio de alta pureza a temperaturas entre 25 °C y 45 °C. La caída del mínimo de ductilidad es inferior a lo que se establece en la bibliografía para materiales similares, lo cual se ha relacionado con la existencia de un tamaño de grano ultrafino. Por otra parte, se ha visto que en este material la velocidad de deformación no influye significativamente en la posición ni en la magnitud del mínimo de ductilidad, con independencia del grado de pureza o de la vía de procesado previa. Además, la rotura no es intercristalina, en contra de lo que se indica en la bibliografía, lo que permitiría avanzar que el tamaño de grano muy fino elimina el riesgo de rotura intercristalina, además de minimizar la caída en el mínimo de ductilidad, reduciendo así los problemas asociados al mismo. Al mismo tiempo, el estudio ha permitido obtener nuevas conclusiones referentes a la relación entre la ductilidad y los diferentes tipos de estrícción que se van sucediendo durante el ensayo de probetas convencionales de tracción, como por ejemplo que la deformación uniforme no responda al criterio de Considere, que el alargamiento difuso es la componente que contiene la información más valiosa en relación con el comportamiento de la deformación dependiente del tiempo, o que la estricción localizada final en la probeta no dependa de la temperatura o la velocidad de deformación aplicada.