Simulación Computacional de la Deformación Severa y la Recristalización de una Aleación de Aluminio 7075 y su Validación Experimental

Abstract

La simulación computacional de los cambios microestructurales que ocurren durante los procesos de deformación plástica severa son muy importantes para su optimización, ya que los estudios experimentales representan una alta inversión de tiempo y dinero. Mediante la simulación computacional de los procesos de deformación plástica severa, es posible evaluar no solo la deformación efectiva y los esfuerzos generados, sino también la fracción recristalizada, el tamaño de grano recristalizado y el tamaño de grano promedio. Lo anterior es posible debido al acoplamiento de modelos de evolución microestructural en programas basados en el método de elementos finos. Programas de dedicación exclusiva como el DEFORM 3D® , son capaces de predecir la cinética de recristalización empleando el modelo de Johnson-Mehl-Avrami-Kolgomorov (JMAK). El objetivo de esta tesis es predecir la recristalización dinámica durante la deformación plástica severa vía Extrusión en Canal Angular Constante (ECAP) de la AA7075 a 250 °C, empleando el módulo de microestructura acoplado al software, y usando datos experimentales reportados en la literatura de las constantes del modelo mencionado. Con el fin de validar dichas predicciones, se realizaron observaciones mediante microscopía óptica (MO) y microscopía electrónica de transmisión (MET). La información que se describe en los capítulos que forman esta tesis está organizada de la siguiente manera: Capítulo uno: Descripción de los procesos de deformación plástica severa y fundamentos básicos de ECAP. Efecto de la deformación plástica en las aleaciones de aluminio y los correspondientes mecanismos de recuperación, recristalización y crecimiento de grano. Principio del método de elementos finitos y su acoplamiento con el modelo de recristalización dinámica. Estado del arte del método de elementos finitos usado para predecir la evolución microestructural durante distintos procesos de conformado plástico. Capítulo dos: Se proporcionan detalles de las etapas del procedimiento experimental. Se describe la técnica de medición de tamaño de grano y la preparación metalográfica realizada para la caracterización en el MO y MET. Se detallan las condiciones iniciales para efectuar la simulación computacional. Capítulo tres: Se presentan resultados de la simulación computacional (deformación efectiva, fracción recristalizada dinámicamente, tamaño de grano recristalizado y tamaño de grano promedio), así como de las observaciones de MO y MET. Se realiza un comparativo de los resultados experimentales contra los de simulación y al final se presentan las conclusiones y el trabajo futuro.