Aleación reforzada por dispersión de óxido


Las aleaciones reforzadas por dispersión de óxido ( ODS ) consisten en una matriz metálica con pequeñas partículas de óxido dispersas en su interior. Se utilizan para álabes de turbinas de alta temperatura y tubos de intercambiadores de calor . [1] Las aleaciones de níquel son las más comunes, pero se está trabajando en aleaciones de hierro y aluminio . [2] Los aceros SAO se utilizan en aplicaciones nucleares. [3]

Los materiales ODS se utilizan en naves espaciales como una capa diseñada para proteger el vehículo, especialmente durante el reingreso a la atmósfera. Además, en la producción de vidrio se utilizan materiales de aleación de metales nobles SAO, por ejemplo, aleaciones a base de platino.

Cuando se trata de reingresar a velocidades hipersónicas , las propiedades de los gases cambian drásticamente. Se crean ondas de choque que pueden causar graves daños en cualquier estructura. También a estas velocidades y temperaturas, el oxígeno se vuelve muy agresivo.

El fortalecimiento de la dispersión de óxido se basa en la incoherencia de las partículas de óxido dentro de la red del material. Las partículas de óxido disminuyen el movimiento de las dislocaciones dentro del material y, a su vez, evitan el deslizamiento. Dado que las partículas de óxido son incoherentes, las dislocaciones solo pueden superar las partículas subiendo. Mientras que, si las partículas fueran semi-coherentes o coherentes con la red, las dislocaciones pueden simplemente cortar las partículas. La escalada es menos favorable desde el punto de vista energético (ocurre a altas temperaturas) que el simple cizallamiento y, por lo tanto, detiene el movimiento de dislocación de manera más efectiva. El ascenso puede ocurrir en la interfaz partícula-dislocación (ascenso local) o superando múltiples partículas a la vez (ascenso general). El ascenso general requiere menos energía y, por lo tanto, es el mecanismo de ascenso común. La presencia de partículas incoherentes introduce una tensión umbral (σ t), ya que será necesario aplicar un esfuerzo adicional para que las dislocaciones pasen los óxidos por ascenso. Además, la dislocación, incluso después de superar la partícula por escalada, puede permanecer fijada en la interfaz partícula-matriz con un fenómeno atractivo llamado fijación interfacial [4] [5], que además requiere una tensión umbral adicional para separar una dislocación de esta fijación, que debe ser superar para que se produzca la deformación plástica. [6] Las siguientes ecuaciones representan la velocidad de deformación y la tensión como resultado de la introducción de óxidos en el material.


Esquema simplificado del proceso convencional de acero SAO (a) y el proceso modificado que promueve la formación de nanoóxidos