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Veranoset al. Revisiones de la ciencia del fuego (2015) 4:3 Página 24 de 36
Figura 366061-T651 estructura de grano (superficie LT) en el (a)estado tal como se recibió, (b)expuesta térmicamente a 400 °C durante 0 s y sometida a tensión termomecánica a 400 °C, 20 MPa a (c) ε =25%, (d)36%, (mi)47%, y (F)58%. La dirección de carga/desplazamiento es transversal al ancho de la página.
Figura 37Relación de aspecto de grano 6061-T651 (calculada en base a los granos de la superficie rodante) resultante de pruebas de fluencia termomecánica interrumpida a 400 °C y 20 MPa.
Figura 38Comportamiento mecánico residual del 6061-T651 después de exposición térmica a 400 °C (0 MPa) y daño por fluencia termomecánica a 400 °C, 20 MPa.
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El tal como se recibió (σy AR=277 MPa) y recristalizado (σyRX=
MPa) los límites elásticos se toman como los del experimento
(Figura20a). Los parámetros restantes, dados en la Tabla5, se
determinaron mediante regresión de mínimos cuadrados no
lineales para cada velocidad de calentamiento. Los modelos de
evolución empírica en Eqs. (13) – (15) se comparan con los datos
experimentales en la Figura39con buen acuerdo. Tenga en cuenta
que el efecto de las tasas de calentamiento entre 5 °C/min y 250
°C/min se puede estimar mediante interpolación.
Los modelos empíricos de exposición isotérmica se
desarrollaron utilizando el modelo de límite elástico residual 5083-
H116 de la Ref. (Veranos de 2014). El comportamiento isotérmico
se separa en dos regiones dependiendo de si el material inicia la
recristalización dentro de las 10 horas posteriores a la exposición.
Figura 39Comparación del límite elástico residual de 5083-H116 predicho Se determinó que esto era 230°C. Las relaciones son las siguientes
usando el modelo descrito a través de Eqns. (13) – (15) y datos experimentales después de calentar a 5, 25 y 250 °C/min.
TC≤230℃ σy¼ σy; ARdbtÞC ddieciséisÞ
5083-H116 TC>230℃^ σy¼ σy; AR−σy;RX^ Exp½dt-þ σy;RX
El límite elástico residual de 5083-H116 se estimó para el calentamiento d17Þ
lineal utilizando las siguientes relaciones:
dóndetes el tiempo (s) yb (1/s),C (-),yd (1/s) son parámetros
TC≤100℃ σy¼ σy; AR d13Þ dependientes de la temperatura definidos como
100℃ <TC≤280℃ σy¼ ð−0:24ÞTCþa parámetro¼ aExpðβTYo asiÞ d18Þ
d14Þ
dóndeTYo asies la temperatura de exposición isotérmica (°C) y α
(unidades que dependen del parámetro) y β (1/°C) son parámetros
de ajuste, que se dan en la Tabla6para los parámetros en las Ecs. (
dieciséis) y (17).
TC>280℃ σy¼
y;ARþ σ^ y;RX
− y; AR^ y;RXbronceado½ϕðTC− T
kÞ-
d15Þ 6061-T
El límite elástico residual de 6061-T651 se estimó para el calentamiento
dóndeTCes la temperatura de exposición final (°C), σyes el límite lineal utilizando la siguiente relación
elástico residual estimado (MPa), ya (MPa), ϕ (-), yTk(°C) son
parámetros que dependen de la velocidad de calentamiento. σy;ARþ σy;min σ
σy¼ −
y; AR−σy;minbronceado½ϕðTC−TkÞ- 2
d19Þ
donde σy, min(MPa), ϕ, yTkson parámetros dependientes de la
velocidad de calentamiento. El límite elástico tal como se recibió (σ
y AR= 325 MPa) es el del experimento (Figura20b). Los parámetros
restantes, dados en la Tabla7, se determinaron mediante
regresión de mínimos cuadrados no lineales para cada velocidad
de calentamiento. El modelo de evolución empírica en Eq. (19) se
compara con los datos experimentales en la Figura40con buena
Tabla 5 Parámetros para el modelo empírico de
calentamiento lineal 5083-H116 en Ecs. (13) – (15)
5°C/min
25°C/min
250°C/min
a (MPa) ϕ (1/ºC) Tk(ºC)
Figura 40Comparación del límite elástico residual de 6061-T651 estimado usando la ecuación. (19) y datos experimentales después de calentar a 5, 25 y 250 °C/min.
Se implementaron modelos de recuperación y recristalización para predecir Δσsgevolución tras exposición térmica previa. La contribución al fortalecimiento del grano, Δσgramo, depende únicamente de la recristalización.
El modelo de límite elástico residual no isotérmico es
dado como
h i
σy¼ σpuroþHCmagnesio norteþ X3=4 RXkgramodArkansas^ −^ 1=2^ þ ð1-XXÞkR gramod Arkansas−1=
pffiffiffiffiffiffiffiffiffi- þ ð1-XRXÞSol bθmetro
d Arkansas −^ 1=
X 2 casa rodante
d22Þ
El primer parámetro del lado derecho incluye la tensión de fricción y los efectos de otros solutos endurecedores menores (es decir, Fe y Si). El segundo parámetro es del modelo de fortalecimiento de solución sólida. El grupo de parámetros entre paréntesis implementa el fortalecimiento de granos con el primer y segundo término que representan la nucleación y el crecimiento de granos, y la aniquilación de granos; respectivamente. Ambos procesos son función de la fracción recristalizada,XRX. El quinto término del lado derecho implementa el fortalecimiento del subgrano, incluido el engrosamiento del subgrano en función de la fracción recuperada, Xcasa rodante, y aniquilación de subgranos, debido a la recristalización, en función deX RX. El límite elástico residual se predice utilizando la ecuación. (22) con la fracción recuperada,Xcasa rodante, y fracción recristalizada,XRX, predicho por modelos de recuperación y recristalización no isotérmicos. Consulte Summers et al. (2014) y Summers (2014) para detalles del modelo. La comparación con los datos experimentales se muestra en la Figura 41. Los parámetros del modelo se dan en la Tabla 9. El límite elástico residual medido experimentalmente después de la exposición térmica, incluida su dependencia del tiempo y la temperatura (velocidad de calentamiento), está bien representado por las predicciones del modelo de límite elástico residual en la Figura 41. La reducción inicial del límite elástico está bien predicha por el modelo, específicamente la recuperación y modelos de fortalecimiento de subgranos. El modelo también captura el inicio de la recristalización. La evolución del límite elástico durante la recristalización es predicha por los modelos de fortalecimiento de grano y subgrano; la cinética es predicha por el modelo de recristalización. El límite elástico previsto después de que se haya completado la recristalización (126 MPa) también está de acuerdo con los datos experimentales, con contribuciones previstas de σpuro=19 MPa, σss= 75 MPa, Δσsg=0 MPa y Δσ gramo=32 MPa.
Figura 41Predicciones del modelo de límite elástico residual 5083-H (líneas) comparadas con datos experimentales (símbolos).
H116) sobre el endurecimiento por deformación, incluida la evolución de la estructura de dislocación durante la recuperación. Se muestra que la recuperación afecta de manera insignificante la velocidad de endurecimiento, excepto en tensiones cercanas a la fluencia (consulte la Figura 19a). La recristalización provoca una reducción significativa de la tasa de endurecimiento a tensión constante. Los subgranos en 5083-H116 evolucionan secuencialmente durante la recuperación (crecimiento de subgranos) y la recristalización (aniquilación de subgranos). Por lo tanto, la aniquilación del subgrano es el mecanismo que provoca la reducción de la tasa de endurecimiento durante la recristalización. El modelo KME modificado por Verdier et al. (1998a) fue adaptado aún más por Summers (2014) para incluir los efectos de la aniquilación de subgranos en la deformación plástica de 5083-H116. no isotérmico
Tabla 9 Parámetros del modelo de límite elástico residual 5083-H
Parámetro Significado Valor
19,3 MPa
Fuente σpuro Estrés por fricción, incluidos los solutos de Fe y Si
1050 (ryen et al.2006)
H Constante para el efecto de los
solutos de Mg en σss
13,8MPa/ (mg% en peso)norte
(Ryen et al.
norte Exponente de endurecimiento para solutos mg
1.14 (Ryen et al.
kgramo Constante de Hall-Petch para el fortalecimiento del grano
0,22 MPa- (último y metro1/2 Garrett1996)
dArkansas Tamaño de grano recibido^ 89 micras^ (Veranos
et al.2014)
dRX Tamaño de grano recristalizado^ 48 micras^ (Veranos
Modelo de endurecimiento por deformación residual^ et al.2014) Se supone que el endurecimiento por deformación de la aleación de aluminio es la evolución competitiva de la estructura de dislocaciones en términos de almacenamiento de dislocaciones y recuperación dinámica (aniquilación o reordenamiento de dislocaciones) (Mecking y Kocks 1981; Estrin y Mecking 1984; Kocks 1976). Verdier y colegas (Verdier et al. 1998a, b) consideraron los efectos de una estructura de dislocación celular (es decir, subgranos en 5083-
GRAMO
b
Módulo de corte 26400MPa Magnitud de la hamburguesa 0,286nm vector θmetro Ángulo medio de desorientación de los subgranos
2,7° (Xing et al.
dArkansas Tamaño de subgrano tal como se recibió^ 376nm^ (Veranos
et al.2014)
