Instituto Tecnológico de Saltillo

Mecánica de materiales

Mecanismo de deslizamiento de aleación de Magnesio-Nd-Zn-Zr a temperatura ambiente

Docente: Dr. Efraín Almanza Casas

Alumno: Ing. Jorge Saucedo E.

Saltillo, Coahuila a 28 de Febrero del 2011

La aleación de magnesio es el más ligero de los materiales metálicos estructurales con múltiples aplicaciones industriales. Entre las ventajas que presentan este tipo de materiales podemos enumerar:

1) Baja densidad2) Resistencia especifica y de alta rigidez3) Estabilidad dimensional4) Blindaje electromagnético5) Fácil de trabajar

De igual forma sus aplicaciones en diferentes ramos industriales son muchas como en :

a) La industria automotrizb) Las telecomunicacionesc) La industria aeroespaciald) La industria militar

Sin embargo, la fluencia de las aleaciones de magnesio a la temperatura ambiente y a pesar de que se cargan por debajo del rendimiento, la fuerza y la deformación significativa se acumula. Este fenómeno se ha reportado en los últimos 50 años, pero el estudio de su frecuencia y el mecanismo es pocoDe igual forma la fluencia a temperatura ambiente no es considerada como un mecanismo de falla viable.Pero para el problema de la estabilidad dimensional, tales efectos de fluencia pueden ser de importancia de la ingeniería.

El material utilizado en el estudio es Mg-Nd-Zn-Zr aleación de sistema (ZM6). Composición química se enumeran en la Tabla 1.

Table 1 Nominal composition of prepared alloys(mass fraction, %)

Nd Zn Zr Mg

2.75 0.65 0.51 Bal.

Experimento.

Los ensayos de tracción y ensayos de fluencia se realizaron a temperatura ambiente. Un sistema de instrumentación fue construido para medir con precisión la deformación de fluencia, de los que la resolución puede llegar a 0,1 μm. Las propiedades de tensión fue probado en el CSS 44100 Máquina Universal de Ensayos Electrónica. Estructuras deformadas y sin deformar se examinaron mediante microscopía electrónica de transmisión (TEM). Observación TEM se llevó a cabo para establecer los mecanismos de deformación. Láminas delgadas para su observación TEM fueron preparados en doble electro pulido en una solución de HNO3 25% y 75% de metanol fría por debajo de los -20 ° C, y luego haz de iones de baja energía para adelgazamiento. Una vez que se completó la preparación de muestras, las muestras fueron observadas por TEM con un Philips CM200.

Resultados

Nabarro-Herring creep:

Las ecuaciones constitutivas se pueden expresar como sigue:

Coble creep:

Límite de granos de deslizamiento (Celda de difusión controlada):

Límite de granos de deslizamiento (Limite de grano de difusión controlada):

Dislocación creep:

Fig.1 Relationship between creep strain and time for Mg-Nd-Zn-Zr alloy at various stress and T=308 K

Fig.2 Relationship between minimum creep rate and stress for stress exponent

Caracterización

Fig.3 TEM micrographs of ZM6: (a) Bright field imge; (b)Selected area diffraction pattern

Fig. 3 muestra un campo claro típica (BF) de la imagen micro estructura de la muestra de magnesio. En esta orientación, B = [01 11], la imagen proyectada de tal precipitado Fig. 3 micrografías TEM de ZM6: (a) IMGE campo brillante, (b) El patrón de difracción de área seleccionada fase tiene una forma de epipeds paralelo, lo que indica que se precipita a lo largo de la orientación <1120>

Fig.4 TEM micrographs of ZM6 after creep at 308 K under 28 MPa for more than 200 h: (a) Deformation twins; (b) Parallel dislocation lines; (c) Dislocation lines and grain boundary; (d) Selected area diffraction pattern

Fig. 4 muestra la microestructura de la muestra que se ha cargado a 308 K de menos de 28 MPa durante más de 200 h. El grano de cristal contiene dos grandes, que indica que el hermanamiento es uno de los mecanismo de fluencia en aleaciones de magnesio a temperatura ambiente. El hermanamiento esque se encuentran en la Fig.4 (a).

Conclusiones 1) La tasa de fluencia de ZM6 a temperatura ambiente es 10-10-109 s-1 con la tensión

de 28 MPa a 110 Mpa de aleación de Magnesio-Nd-Zn- Zr. Un gráfico log-log de ε y minutos frente a σ la tensión revela el exponente estrés fluencia es de 3.

2) El mecanismo de fluencia dominante de Mg-Nd-Zn-Zr aleación a temperatura ambiente es la dislocación deslizamiento