Transporte de plasticidade de discordância em um duplo

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 2829 (2023) Citar este artigo

899 acessos

Detalhes das métricas

Compreender a deformação coordenada de múltiplas fases sob tensão aplicada é crucial para o projeto estrutural de ligas avançadas bifásicas ou multifásicas. Neste estudo, testes de tração em microscópio eletrônico de transmissão in-situ foram realizados para investigar os comportamentos de deslocamento e o transporte da plasticidade de deslocamento durante a deformação de uma liga bifásica de Ti-10 (% em peso) Mo com fase α hexagonal compactada. e fase β cúbica de corpo centrado. Demonstramos que a plasticidade das luxações preferiu transmitir da fase alfa para a fase alfa ao longo do eixo longitudinal de cada placa, independentemente de onde as luxações foram formadas. As interseções de diferentes placas α proporcionaram concentração de tensão local que facilitou o início das atividades de deslocamento a partir daí. As luxações então migraram ao longo do eixo longitudinal das placas α e transportaram a plasticidade das luxações de uma placa para outra através dessas interseções também. Como as placas α estão distribuídas em várias orientações, os deslocamentos ocorrem em múltiplas direções, o que é benéfico para a deformação plástica uniforme do material. Nossos testes mecânicos micropilares demonstraram ainda quantitativamente que a distribuição das placas α e as interseções das placas α – α desempenham um papel importante no ajuste das propriedades mecânicas do material.

Para melhorar as propriedades mecânicas dos materiais, estruturas bifásicas e multifásicas são frequentemente desenvolvidas e fabricadas1. A combinação de diferentes fases seria benéfica para o desempenho geral do material porque cada fase possui estruturas e propriedades distintas2,3. Como resultado, ligas compostas por duas ou mais fases têm sido amplamente utilizadas em indústrias essenciais, incluindo engenharia aeroespacial e industrial4,5.

Duas características mecânicas essenciais que têm um impacto direto no funcionamento dos materiais multifásicos em serviço são a resistência e a plasticidade6,7. Notavelmente, a forma como a deformação plástica é transportada através de várias fases quando a tensão é aplicada está intimamente relacionada à resistência e à plasticidade . Como diferentes fases têm deformabilidades variadas, é sempre interessante entender como diversas fases acomodam a deformação plástica juntas para materiais que incluem duas ou mais fases. Houve inúmeras tentativas de encerrar esse relacionamento. Edalati et al. examinaram o comportamento de estruturas cúbicas de face centrada (FCC) e cúbicas de corpo centrado (BCC) sob torção de alta pressão usando liga AlFeCoNiCu bifásica. Durante a deformação plástica, gêmeos e falhas de empilhamento surgiram no FCC, enquanto deslizamentos de discordância ocorreram no BCC10. De acordo com a pesquisa de Tu et al., a ferrita foi crucial para a deformação do aço bifásico de dutos de bainita-ferrita poligonal. Os sistemas de deslizamento de {123} 〈111〉 e {112} 〈111〉 foram inicialmente ligados em ferrite. Mais tarde, a concentração de deformação fez com que o deslizamento de um novo sistema de deslizamento {110} 〈111〉 fosse visto nas fases bainita e ferrita, o que deveria ser uma prova de trânsito de deformação da ferrita para a bainita . As ligas comerciais de titânio são compostas principalmente de fase α com estrutura hexagonal compacta (HCP) e fase β com estrutura BCC. Normalmente, ambas as fases são formadas em placas. Geralmente, a fase α deforma-se antes da fase β, uma vez que se pensa que a fase α é mais suave. A deformação da fase β ocorre posteriormente, que deve coordenar-se com as placas α deformadas para acomodar a deformação . No entanto, o processo real de transporte da deformação plástica dentro desta estrutura bifásica ainda não foi revelado.

No presente artigo, foram realizados testes de deformação por microscópio eletrônico de transmissão (TEM) in-situ para observar diretamente o deslizamento do deslocamento dentro da estrutura de fase dupla da liga de titânio. Verificou-se que as discordâncias se moviam ao longo das direções longitudinais da placa para a fase α. A intersecção de diferentes placas α gerou determinados pontos com concentração de tensões locais que facilitaram a transferência das atividades de discordância de uma placa para outra. A maioria das luxações transferidas moveu-se ao longo da direção longitudinal e algumas deslizaram em múltiplas direções. Devido às orientações variáveis ​​das placas α, a geração de deslizamentos de discordância pode ocorrer em múltiplas direções, o que beneficiaria a deformação plástica homogênea.