M3 Endurecimiento por Precipitación

Tópico

Las partículas de segunda fase que precipitan dentro de este metal, dispersas dentro de la matriz metálica, bloquean el movimiento de las dislocaciones que intentan atravesarla, y es ese mismo bloqueo el que produce el endurecimiento por precipitación que describe este modelo: cuanto más le cuesta a una dislocación atravesar esa dispersión de partículas de segunda fase, mayor es la resistencia mecánica adicional que aporta este mecanismo de endurecimiento. Que estas partículas de segunda fase estén más próximas entre sí, con un espaciamiento entre precipitados menor, hace que una dislocación en movimiento se encuentre con ellas con más frecuencia, y que la resistencia que aporta este mecanismo de endurecimiento sea, en consecuencia, mayor.

Cuando cada una de estas partículas de segunda fase es lo bastante pequeña y coherente con la red de la matriz que la rodea, la dislocación que la encuentra no la rodea, sino que la atraviesa directamente, cortándola en dos: este es el mecanismo de corte, y la resistencia adicional que aporta depende de cuánta energía adicional le cuesta a esa dislocación crear la nueva superficie de desajuste que deja, dentro de la partícula, al cortarla. Que estas partículas pequeñas y coherentes sean más grandes, dentro de ese mismo régimen de corte, hace que la resistencia adicional que aporta este mecanismo de corte también sea mayor.

Cuando estas mismas partículas de segunda fase crecen, en cambio, hasta volverse demasiado grandes o dejar de ser coherentes con la matriz que las rodea, la dislocación que las encuentra ya no logra cortarlas, y en su lugar debe arquearse entre una partícula y la siguiente hasta rodear a cada una por completo, dejando tras de sí un lazo de dislocación alrededor de cada partícula: este es el mecanismo de Orowan, y la resistencia adicional que aporta depende, en este caso, del espaciamiento entre precipitados que la dislocación debe arquearse para atravesar. Que estas partículas grandes y no cizallables estén más próximas entre sí, con un espaciamiento entre precipitados menor, hace que la dislocación deba arquearse más para rodear cada una, y que la resistencia adicional que aporta este mecanismo de Orowan sea, en consecuencia, mayor.

Por eso este modelo, con el bloqueo del movimiento de dislocaciones con el que se abrió, hace que exista un radio de transición en el tamaño de estas partículas de segunda fase, el radio a partir del cual deja de ser más fácil para una dislocación cortarlas y pasa a ser más fácil rodearlas: por debajo de este radio de transición domina el mecanismo de corte, y por encima de él domina el mecanismo de Orowan, de modo que la resistencia máxima que puede aportar este endurecimiento por precipitación se alcanza, precisamente, cuando el tamaño de las partículas de segunda fase se acerca a este mismo radio de transición. Que este mecanismo de bloqueo del movimiento de dislocaciones por partículas de segunda fase sea, de los dos regímenes posibles, el que domina en las aleaciones de aluminio tratables térmicamente y en las superaleaciones hace que este modelo sea, en esas familias de aleaciones, el mecanismo de endurecimiento más relevante de todos.

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