Analysis of shear deformation scheme efficiency in plastic structure formation processes

Análisis de la eficacia del esquema de deformación por cizallamiento en los procesos de formación de estructuras plásticas

Se demuestra que el carácter no monótono del flujo plástico del material ejerce una influencia significativa en la intensidad del refinamiento de la estructura inicial. El carácter no monótono inducido, que garantiza la formación de estados estructurales equiaxiales, desempeña un papel importante en el proceso.

Recientemente, las técnicas de deformación plástica severa (SPD) se han utilizado ampliamente para fabricar estados nanoestructurados y de grano ultrafino en una amplia gama de materiales metálicos [1-3]. El desarrollo de las técnicas SPD se inspiró en los trabajos teóricos del Prof. V.M. Segal y sus colegas (Minsk) sobre el análisis de la mecánica de los esquemas de deformación por cizallamiento. En estos trabajos se estudiaron a fondo las características del cizallamiento simple. El cizallamiento simple es la técnica más prometedora desde el punto de vista de los autores.

Sus características son [4]

- estabilidad de la sección perpendicular al plano de flujo durante la deformación. Esto hace posible el procesamiento de tochos con grandes secciones transversales;

- la orientación del desarrollo espacial de la deformación está determinada por un sistema de líneas de deslizamiento, lo que es importante para el control de los procesos de formación de la textura

- posibilidad de deformación cíclica múltiple de un tocho y obtención de niveles de deformación acumulada tan altos como se desee.

Para la aplicación sencilla de cizallamiento, V.M. Segal desarrolló una técnica de procesamiento en canales de intersección denominada, además, prensado angular en canales iguales (ECAP, por sus siglas en inglés). Los primeros trabajos experimentales sobre la aplicación de ECAP tenían por objeto el refuerzo de materiales. A principios de los años 90 del siglo pasado, el uso de este método se trasladó a la esfera de la creación de nuevos estados estructurales en los metales, concretamente en los rangos de tamaño de grano ultrafino y nanoestructurado. Los equipos de investigación dirigidos por el profesor R.Z. Valiev, de la Universidad Técnica Estatal de Aviación de Ufa, y el profesor S.V. Dobatkin, de MISIS, IMET RAS, han ido desarrollando sucesivamente esta técnica en Rusia. La técnica también se ha utilizado ampliamente en varios centros líderes de metalurgia física de todo el mundo [2].

Cabe señalar que la sencillez de un juego de matrices de laboratorio y la gran eficacia en la formación de nuevos estados estructurales en los materiales estudiados contribuyeron a dicho desarrollo. 

Otras dos ventajas de la técnica ECAP a las que merece la pena prestar atención.