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La evolución de la microestructura cambia las propiedades macroscópicas de los materiales a base de metal, y la ductilidad les otorga resistencia mecánica para retener la deformación bajo carga de tracción sin fractura. Un artículo publicado en el Cartas de investigación de materiales demostró el papel del óxido de lantano (La2O3) sobre la evolución microestructural y la ductilidad a la tracción del molibdeno alterado (Mo)-x La2O3 aleaciones (donde x denota el porcentaje en peso de La2O3) a diferentes temperaturas de recocido.
Aprender: Ductilización de aleaciones de Mo por jerarquía de microestructura estabilizada con nanopartículas. Crédito de la foto: Björn Wylezich/Shutterstock.com
Mientras que la áspera2O3 Las partículas afectaron negativamente la ductilidad, el La2O3 Las nanopartículas aumentaron la ductilidad al estabilizar las microestructuras jerárquicas de los granos laminares con límites de grano de ángulo bajo inducidos por deformación. El desarrollo de la microestructura y la ductilidad a la tracción son dos efectos opuestos causados por la adición de La2O3 y condujo a la dependencia de la ductilidad de diferentes valores de temperatura de recocido.
Propiedades del metal Mo y aleaciones de Mo
Mo es un metal refractario versátil que se mecaniza fácilmente y tiene un alto punto de fusión, resistencia a altas temperaturas (alrededor de 60 a 80 megapascales a 1500 grados Celsius), alta conductividad térmica (138 vatios por metro Kelvin) y reducción de la hinchazón de neutrones.
Sin embargo, las aleaciones de Mo tienen una ductilidad limitada a temperatura ambiente, lo que dificulta su aplicación. Por tanto, mejorar la ductilidad de las aleaciones de Mo a temperatura ambiente ha sido el objetivo principal en las últimas décadas.
Mapas de tinción EBSD-IPF representativos de la aleación Mo-0.6LaO (C.A)Aleación Mo-0.3LaO (d–f)y puro mon (g-h) recocido en Ta= 1050°C (a, d, g)1200°C (b, e, h)y 1400 °C (c, f), respectivamente. Los resultados estadísticos del tamaño de grano medio dependiente de Ta se muestran en (YO). Crédito de la foto: Cheng, P et al., Materials Research Letters
En consecuencia, se han propuesto algunos métodos, como agregar un soluto renio (Re) para mejorar el ablandamiento del soluto (deformación plástica), fortalecer los límites de grano (GB) al reducir la concentración de impurezas en los GB e incorporar partículas de segunda fase en aleaciones de Mo para refinamiento y recristalización de granos.
Sin embargo, el alto costo de Re limita las técnicas de ablandamiento de solutos basadas en Re en la industria a gran escala. Por lo tanto, la incorporación de partículas de segunda fase, como los óxidos de tierras, se ha vuelto útil para aumentar la ductilidad de las aleaciones de Mo a temperatura ambiente.
Recientemente, algunos investigadores han informado sobre la producción de aleaciones de Mo con granos ultrafinos y la distribución de La2 O3Nanopartículas dentro y sobre GB. Estas aleaciones de Mo con microestructuras jerárquicas mostraron una combinación de ductilidad a temperatura ambiente de alrededor de 820 megapascales y un alargamiento a la tracción de alrededor del 40%.
Aunque las aleaciones submicrónicas de Mo con La2 O3Si bien las nanopartículas han contribuido al fortalecimiento de los materiales, los mecanismos subyacentes relacionados con la ductilidad mejorada siguen sin estar claros. Algunos informes han argumentado que la ductilidad mejorada está relacionada con la concentración reducida de impurezas en los GB y la mayor acumulación de dislocaciones causada por el atrapamiento de nanopartículas en el núcleo del grano. Sin embargo, otras características microestructurales, incluidas las propiedades GB que afectan el mecanismo de ductilidad en aleaciones de Mo altamente deformadas, permanecen sin explorar.
A través del uso extensivo de tecnologías avanzadas de preparación de materiales y técnicas de caracterización microestructural, los GB de ángulo bajo (LAGB) se han observado ampliamente en materiales de base metálica de alto rendimiento. Aquí se observó que los LAGB desempeñan un papel importante en la gran deformación plástica y la alta estabilidad térmica.
SEM representante (a) y TEM (b) Fotos para mostrar la áspera la2 O3Partículas y nanoescala La2 O3 Partículas en la aleación Mo-0.6LaO. Ambas partículas están marcadas con flechas rojas. Resultados estadísticos sobre el tamaño medio (es decir,Co dnorte ) y fracción de volumen (fCo fnorte) de los dos tipos de partículas (c: grueso La2O3d: nanoescala La2 O3partículas). Crédito de la foto: Cheng, P et al., Materials Research Letters
Ductilización de aleaciones de Mo por adición de La2 O3nanopartículas
Recientemente se ha observado en el tungsteno puro (W) una ductilidad mejorada debido a la contribución significativa de los subgranos. Como las propiedades de W coinciden con las de Mo, esta observación en metal W puro ha inspirado el presente estudio destinado a comprender el Mo-La.2 O3Mecanismos de deformación de aleaciones.
En este estudio, Mo-La2 O3Las aleaciones se fabricaron mediante la técnica de granallado utilizando dos La diferentes2 O3Aditivos (0,3 y 0,6% en peso). Posteriormente, se compararon las propiedades mecánicas y la evolución de la microestructura del Mo puro con las del Mo-xLa preparado.2 O3Aleaciones sometiendo el metal Mo puro y las aleaciones a diferentes temperaturas de recocido. En Mo-xLa2 O3Aleaciones, las propiedades microestructurales de las aleaciones de Mo fueron influenciadas por sus interacciones con el La incorporado2 O3Nanopartículas de segunda fase.
Diferentes temperaturas de recocido combinadas con los cambios en La2 O3Las partículas de segunda fase generaron microestructuras sensibles a múltiples factores que pueden atribuirse a las propiedades mecánicas de Mo-La2 O3aleaciones, revelando los mecanismos de deformación.
Aunque agregando La gruesa2 O3Las partículas resultaron perjudiciales para la ductilidad, dispersaron La2 O3Las nanopartículas estabilizaron las estructuras de deformación y promovieron la deformación plástica. mo-la2 O3Aleación con 0,6% en peso de La2 O3mostró una ductilidad mejorada diez veces y una mayor resistencia a la recristalización a una temperatura de recocido de 1400 grados Celsius. Por lo tanto, este trabajo enfatizó el papel de la microestructura jerárquica en las propiedades de ductilidad del Mo para un alto rendimiento en un amplio rango de temperatura estable.
Imágenes SEM representativas que comparan la superficie de fractura de Mo puro recocido a 1200 °C (Anuncio publicitario)Mo-0.3LaO (ser)y 0,6 LaO (ver.) a 1400 °C. Crédito de la foto: Cheng, P et al., Materials Research Letters
Conclusión
En resumen, el presente trabajo mostró que los GB jerárquicos y las microestructuras lamelares juegan un papel importante en las propiedades de ductilidad del Mo. Aunque la introducción de bruto La2 O3La partícula fue perjudicial para la ductilidad, agregando La2 O3Las nanopartículas estabilizaron estructuras de deformación y aumentaron la deformación plástica en aleaciones de Mo.
La compensación entre los efectos negativos y positivos fue modulada por la temperatura de recocido, lo que sugiere que la ductilidad dependiente del aditivo varía con este valor. Este estudio enfatizó el papel de las microestructuras jerárquicas en la ductilidad de las aleaciones de Mo para un buen desempeño y estabilidad en un rango de temperatura extendido.
Relación
Chen, P. y otros. (2022). Ductilización de aleaciones de Mo por jerarquía de microestructura estabilizada con nanopartículas. Cartas de investigación de materiales. https://doi.org/10.1080/21663831.2022.2121184
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