"Estudio de la inhomogeneidad elástica en vidrios metalicos en la mesoesala" de Jorge Enrique Velasco Cruz el dia 28/6/2019

Els vidres metàl·lics són sòlids amorfs produïts per refredament ràpid, amb estructura atòmica desordenada i sense ordre de llarg abast. Aquest desordre estructural fa que mostrin propietats mecàniques diferents de les observades en un sòlid cristal·lí. Els vidres metàl·lics són idealment isotròpics, però poden tornar-se anisotròpics durant el procés de fabricació o com a resultat de deformació plàstica no homogènia, fluència o altres processos mecànics. Els estudis experimentals han mostrat anisotropia romanent en PdNiCuP amorf després de l'aplicació de deformació homogènia a temperatures properes a la transició vítria. En aquesta tesi estudiem l'anisotropia romanent induïda per cisallament en dos sistemes amorfs mitjançant l'ús de simulació de dinàmica molecular. El sistema Cu₁₃Ni₃₄Pd₅₃ va ser triat per apropar-se a la composició del PdNiCuP, mentre que el sistema Zr₄₆Cu₄₆Al₈ és un excel·lent formador de vidre metàl·lic.

En la simulació, els sistemes amorfs que contenen milions d'àtoms es van obtenir per refredament ràpid del líquid i subsegüent recuit tèrmic. Tots dos sistemes es deformaren en la direcció [100] a una velocitat de deformació de 10¹⁰ s^-1 i van tornar a la seva forma original a la mateixa velocitat. Es van realitzar simulacions de cisallament en condicions isotèrmiques-isobàriques a diferents temperatures. Els estats resultants es van examinar utilitzant les funcions direccionals de distribució de parells (d-PDF), calculades a partir de la funció de distribució de distàncies interatòmiques en plans perpendiculars a alguns eixos seleccionats.

El procés de cisallament i recuperació va induir la creació de volum lliure, com és d'esperar en els processos de rejoveniment discutits en la literatura. Contraintuïtivament, el procés de creació de volum lliure va ser acompanyat per una reducció de la distància del primer màxim de la funció de distribució de parells g(r), el que indica una disminució de la distància més probable entre els primers veïns. No obstant això, aquesta disminució en la moda de la distribució coincideix amb un augment asimètric de l'amplada del primer pic. Això explica l'aparent contradicció entre l'augment en el volum i la reducció de la distància més probable dels primers veïns. Simultàniament, es va trobar que la segona esfera de coordinació es va tornar més homogènia després del procés de deformació i recuperació.

Es va detectar anisotropia romanent en els dos sistemes després d'un cicle de recuperació i deformació. La intensitat de l'anisotropia en les d-PDF del Zr₄₆Cu₄₆Al₈ va ser menor que en el Cu₁₃Ni₃₄Pd₅₃, possiblement a causa de les diferents relacions dels radis atòmics dels elements constituents. L’anisotropia es va trobar concentrada en els plans [110] i [1-10], corresponents als plans de cisallament màxim i mínim respectivament. Aquest resultat indica que l'anisotropia residual després de la deformació mecànica és altament direccional, però pot passar desapercebuda si no es busca específicament. Encara que sembla ser una característica general en vidres metàl·lics, no es pot detectar mitjançant experiments de difracció si el volum i la geometria de l'experiment no es trien adequadament.