Modelo de Ajuste Curvas de Crecimiento de Grano en Sistemas Monofásicos y Bifásicos

Abstract

Muchas propiedades de los materiales dependen del tamaño de grano de la microestructura. Así, mientras los materiales estructurales requieren que la microestructura posea un tamaño de grano pequeño, los materiales resistentes al creep necesitan una distribución de tamaño de grano grande. Por esto, se hace esencial conocer los mecanismos de crecimiento de grano.
En el presente trabajo se analiza un modelo que ajusta el crecimiento de grano en materiales, monofásicos y bifásicos sometidos a tratamiento térmico. Este modelo permite analizar, en general, el crecimiento de grano en metales. Las constantes de ajuste del modelo consideran: el tamaño inicial de grano, el material que se está ensayando, las fases presentes (monofásico o bifásico) y la temperatura del ensayo.
Los resultados se obtienen por simulación, utilizando un método basado en autómatas celulares y Monte Carlo.
El autómata celular permite realizar actualizaciones de la estructura de granos del sistema a intervalos de tiempo fijo, y las reglas de actualización utilizadas por éste están dadas por el método de Monte Carlo, que se adapta perfectamente a sistemas con un gran número de grados de libertad.
El modelo permite estudiar el crecimiento de grano teniendo en cuenta la temperatura del sistema, la energía y la movilidad del borde de grano, la fracción y el tamaño de la partícula de segunda fase, y la energía de difusión de borde de grano.
El modelo es aplicado a los materiales aluminio, plomo y hierro-alfa. Los resultados de las simulaciones muestran cómo varían las constantes de ajuste del modelo para los distintos materiales, diferentes sistemas y diversas temperaturas de ensayo.