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Artículos Regulares


Rev. LatinAm. Metal. Mat. 2015, 35(1): 3-14

DESAFIOS PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE INSTRUMENTACIÓN PARA ENSAYOS IN SITU DE DEFORMACIÓN A ALTA TEMPERATURA EN EL MICROSCOPIO ELECTRÓNICO DE BARRIDO
(CHALLENGES TO THE IMPLEMENTATION OF HIGH TEMPERATURE AND STRAIN INSTRUMENTATION FOR IN SITU TESTING IN THE SCANNING ELECTRON MICROSCOPE)

Edwar A. Torres, Fabiano Montoro, Jimy Unfried Silgado, Antonio J. Ramirez

Online: 17-02-2014

GA-519

Abstract


Los mecanismos de falla en materiales estructurales se encuentran bajo constante investigación. Hoy en día, la implementación de sofisticados experimentos in situ en microscopía electrónica ha generado nuevo conocimiento en diferentes campos como la química, física y la ciencia de los materiales, al permitir la observación directa de una amplia variedad de fenómenos a escalas de micrones o inclusive atómica. Estos experimentos pueden envolver el control de la temperatura y la atmósfera, la aplicación de esfuerzos mecánicos, campos eléctricos y/o magnéticos, entre otras condiciones, las cuales son impuestas sobre la muestra, mientras la respuesta o evolución del sistema es registrado. Un novedoso sistema para la realización de ensayos de deformación y calentamiento in situ en un microscopio electrónico de barrido (MEB) hace posible la observación en tiempo real de fenómenos con resolución de 5 µm, produciendo datos tanto cualitativos como cuantitativos. Esta infraestructura fue usada para el estudio del mecanismo asociado al deslizamiento de contorno de grano (DCG) y su efecto en el fenómeno de agrietamiento a alta temperatura conocido como fractura por pérdida de ductilidad (Ductility-Dip Cracking, DDC). Esta metodología fue aplicada al estudio del comportamiento mecánico de los metales de aporte ERNiCrFe-7 y ERNiCr-3, usados para soldadura de aleaciones de Ni, cuando son deformados entre 700 y 1000 ºC. La susceptibilidad al DDC (límite de deformación, εmin) fue cuantificada para ambas aleaciones. Los valores de εmin para el ERNiCrFe-7 y el ERNiCr-3 fueron de 7,5 % y 16,5 %, respectivamente, confirmando la mayor resistencia del ERNiCr-3.

Failure mechanisms in structural materials have been under investigation for several years. Nowadays, the implementation of sophisticated in situ electron microscopy tests is providing new insights in several fields of chemistry, physics, and materials science by allowing direct observation of a wide variety of phenomena at submicron and even atomic scale. These experiments may involve controlled temperature and atmosphere, mechanical loading, magnetic and/or electric field among other conditions that are imposed to the sample while its response or evolution is registered. A novel in situ high temperature-strain test into a Scanning Electron Microscope (SEM) makes possible the real-time observation of phenomena with resolution of 5 µm, providing qualitative and quantitative data. This setup was used to study the Grain Boundary Sliding (GBS) mechanism and its effect on the high temperature cracking phenomenon known as Ductility-Dip Cracking (DDC). This methodology was applied to study the mechanical behavior of Ni-base filler metal alloys ERNiCrFe-7 and ERNiCr-3, which were evaluated between 700 and 1000 ºC. The DDC susceptibility (threshold strain, εmin) for both alloys was quantified. The εmin of ERNiCrFe-7 and ERNiCr-3 alloys was 7.5 % and 16.5 %, respectively, confirming the better resistance of ERNiCr-3 to DDC.


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