Efecto Portevin – Le Chatelier
El efecto Portevin-Le Chatelier (PLC) describe una curva de tensión-deformación serrada o un flujo desigual, que algunos materiales presentan cuando sufren deformación plástica , específicamente deformación no homogénea . [1] Este efecto se ha asociado durante mucho tiempo con el envejecimiento por deformación dinámica o la competencia entre la difusión de solutos que fijan las dislocaciones y las dislocaciones que se liberan de esta parada. [2]
El inicio del efecto PLC ocurre cuando la sensibilidad de la velocidad de deformación se vuelve negativa y comienza una deformación no homogénea. [1] Este efecto también puede aparecer en la superficie del espécimen y en bandas de deformación plástica. Este proceso comienza en la denominada deformación crítica , que es la deformación mínima necesaria para el inicio de las estrías en la curva tensión-deformación. La deformación crítica depende tanto de la temperatura como de la velocidad de deformación. [2] La existencia de una cepa crítica se atribuye a una mejor difusividad de solutos.debido a la deformación, se crearon vacantes y aumentó la densidad de dislocaciones móviles. Ambos contribuyen a la inestabilidad en las aleaciones de sustitución, mientras que las aleaciones intersticiales solo se ven afectadas por el aumento de las densidades de dislocación móvil. [3]
Si bien el efecto lleva el nombre de Portevin y Le Chatelier, no fueron los primeros en descubrirlo. Felix Savart hizo el descubrimiento cuando observó una deformación no homogénea durante una prueba de tracción de tiras de cobre. Él documentó las estrías físicas en sus muestras que actualmente se conocen como bandas de Portevin -Le Chatelier. Un estudiante de Savart, Mason, repitió el experimento mientras controlaba la velocidad de carga. Mason observó que bajo una tasa de carga constante, las muestras experimentarían grandes cambios repentinos en el alargamiento (tan grandes como unos pocos milímetros). [4]
Gran parte de la física subyacente del efecto Portevin-Le Chatelier radica en un caso específico de arrastre de solutos. Agregar átomos de soluto a un cristal puro introduce un desajuste de tamaño en el sistema. Este desajuste de tamaño conduce a la restricción del movimiento de dislocación. A baja temperatura, estos átomos de soluto están inmóviles dentro de la red, pero a altas temperaturas, los átomos de soluto se vuelven móviles e interactúan de una manera más compleja con las dislocaciones. Cuando los átomos de soluto son móviles y la velocidad de dislocación no es demasiado alta, los átomos de soluto y la dislocación pueden moverse juntos donde el átomo de soluto disminuye el movimiento de la dislocación. [5]
El efecto Portevin -Le Chatelier se produce en el caso específico en el que se produce una fluencia por arrastre de soluto y hay una tensión aplicada, con un rango dependiente del material, en la muestra. La tensión aplicada hace que aumente la velocidad de las dislocaciones, lo que permite que la dislocación se aleje del soluto. Este proceso se conoce comúnmente como "ruptura". Una vez que la dislocación se ha alejado del soluto, la tensión sobre él disminuye, lo que hace que su velocidad disminuya. Esto permite que los átomos de soluto "alcancen" la dislocación. Tan pronto como el átomo de soluto se pone al día, la tensión sobre la dislocación aumenta significativamente, lo que hace que el proceso se repita. [5]
Los cambios cíclicos descritos anteriormente producen estrías en la región plástica del diagrama de tensión-deformación de una prueba de tracción que está experimentando el efecto Portevin -Le Chatelier. La variación de la tensión también provoca que se produzca una deformación no homogénea en toda la muestra que puede ser visible a simple vista mediante la observación de un acabado rugoso. [4]
