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"Estudio de la inhomogeneidad elástica en vidrios metalicos en la mesoesala" de Jorge Enrique Velasco Cruz

Lectura de la tesi el dia 28/6/2019 dirigida per Daniel Crespo i codirigida per Eloy Pineda
"Estudio de la inhomogeneidad elástica en vidrios metalicos en la mesoesala" de Jorge Enrique Velasco Cruz

Los vidrios metálicos son sólidos amorfos producidos por enfriamiento rápido, con estructura atómica desordenada y sin orden de largo alcance. Este desorden estructural hace que muestren propiedades mecánicas diferentes de las observadas en un sólido cristalino. Los vidrios metálicos son idealmente isotrópicos, pero pueden volverse anisotrópicos durante el proceso de fabricación o como resultado de deformación plástica no homogénea, fluencia u otros procesos mecánicos. Los estudios experimentales han mostrado anisotropía remanente en PdNiCuP amorfo después de la aplicación de deformación homogénea a temperaturas cercanas a la transición vítrea. En esta tesis estudiamos la anisotropía remanente inducida por cizallamiento en dos sistemas amorfos mediante el uso de simulación de dinámica molecular. El sistema Cu13Ni34Pd53 fue elegido para acercarse a la composición del PdNiCuP, mientras que el sistema Zr46Cu46Al8 es un excelente formador de vidrio metálico.

En la simulación, los sistemas amorfos que contienen millones de átomos se obtuvieron por enfriamiento rápido del líquido y subsiguiente recocido térmico. Ambos sistemas se deformarion en la dirección [100] a una velocidad de deformación de 1010 s-1 y volvieron a su forma original a la misma velocidad. Se realizaron simulaciones de cizallamiento en condiciones isotérmicas-isobáricas a diferentes temperaturas. Los estados resultantes se examinaron utilizando las funciones direccionales de distribución de pares (d-PDF), calculadas a partir de la función de distribución de distancias interatómicas en planos perpendiculares a algunos ejes seleccionados.

El proceso de cizallamiento y recuperación indujo la creación de volumen libre, como es de esperar en los procesos de rejuvenecimiento discutidos en la literatura. Contraintuitivamente, el proceso de creación de volumen libre fue acompañado por una reducción de la distancia del primer máximo de la función de distribución de pares g(r), lo que indica una disminución de la distancia más probable entre los primeros vecinos. Sin embargo, esta disminución en el modo de la distribución de par coincide con un aumento asimétrico del ancho del primer pico. Esto explica la aparente contradicción entre el aumento en el volumen y la reducción de la distancia más probable de los primeros vecinos. Simultáneamente, se encontró que la segunda esfera de coordinación se volvió más homogénea después del proceso de deformación y recuperación.

Se detectó anisotropía remanente en ambos sistemas después de un ciclo de recuperación y deformación. La intensidad de la anisotropía en las d-PDF del Zr46Cu46Al8 fue menor que en el Cu13Ni34Pd53, posiblemente debido a las diferentes relaciones de los radios atómicos de los elementos constituyentes. La anisotropía se encontró concentrada en los planos [110] y [1-10], correspondientes a los planos de cizallamiento máximo y mínimo respectivamente. Este resultado indica que la anisotropía residual después de la deformación mecánica es altamente direccional, pero puede pasar desapercibida si no se busca específicamente. Aunque parece ser una característica general en vidrios metálicos, no se puede detectar mediante experimentos de difracción si el volumen y la geometría del experimento no se eligen adecuadamente.

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