Processing of metals by severe plastic deformation (SPD) – structure and mechanical properties respond

Procesado de metales por deformación plástica severa (SPD): respuesta de la estructura y las propiedades mecánicas

Los métodos SPD se utilizan para convertir metales y aleaciones de grano grueso en materiales de grano ultrafino (UFG). Los materiales UFG obtenidos poseen propiedades mecánicas y físicas mejoradas que los destinan a un amplio uso comercial. Este artículo analiza, por un lado, el desarrollo histórico de los procesos SPD y su efecto en la obtención de una estructura cristalina fina y, por otro, se centra parcialmente en el desarrollo de la estructura UFG y su estabilidad en el aluminio puro comercial en función de la deformación y el recocido de postdeformación aplicados.

INTRODUCCIÓN

La deformación plástica severa (SPD) es uno de los métodos para obtener una estructura cristalina muy fina en diferentes metales en bruto y aleaciones, que poseen una estructura cristalográfica diferente. La SPD provoca la formación de subgranos de tamaño micrométrico y submicrométrico en los materiales inicialmente de grano grueso. Como resultado de ello, se observa una mejora del rendimiento mecánico. El mecanismo responsable de este efecto aún está siendo investigado, sin embargo, se cree que las bandas de cizalla de corto y largo alcance que se entrecruzan producidas por la deformación plástica juegan un papel importante en la subdivisión del grano y la recuperación dinámica local y los procesos de recristalización contribuyen al refinamiento del grano [1,2]. Una deformación suficientemente grande da lugar a una estructura diferenciada de granos finos sin dislocaciones y muy desorientados. A la hora de definir una estructura de grano submicrométrica, los parámetros importantes son el espaciado medio de los límites de grano de alto ángulo (HAGB) y la proporción del área de HAGB [3,4].

Los cambios estructurales causados por el SPD se reflejan en la mejora de las propiedades mecánicas de los metales. Los efectos descritos incluyen el aumento de la dureza y del límite elástico, ambos con tendencia a la saturación. El inconveniente de los materiales con estructura de grano ultrafino es su ductilidad limitada [5,6]. Otras investigaciones revelaron un aumento de la ductilidad y la tenacidad, así como una mejora de las propiedades físicas y de vertido. La estructura de grano fino de los materiales UFG obtenida mediante SPD conduce a un comportamiento superplástico de estos materiales a temperaturas más bajas y, sin embargo, con mayores velocidades de deformación.

Diversos aspectos de los cambios estructurales causados por el SPD han sido los objetivos de investigación en laboratorios de todo el mundo. Cada año se publican cientos de artículos en distinguidas revistas y actas de congresos (véanse las actas de dos congresos de TMS sobre desarrollo de estructuras y evaluación de propiedades de UFG [7,8]).