Nikolai Kvashin defensa la seva tesi sobre el fenomen de transferència de dislocacions en metalls bcc

Les propietats mecàniques dels materials estructurals venen determinades per una varietat de processos físics que tenen lloc a diferents escales espacials i temporals en els quals les dislocacions i les fronteres de gra (FG) juguen un paper rellevant. La deformació plàstica està directament relacionada amb la mobilitat de les dislocacions, de manera que la seva interacció amb altres defectes preexistents, com les FG, és un factor clau per a explicar l’evolució de les propietats mecàniques amb el temps. Existeix una gran varietat de FG i el comportament particular de cadascuna amb les dislocacions no es pot anticipar i per tant ha de ser analitzada individualment. A nivell microscòpic les reaccions possibles són absorció, transmissió o reflexió de les dislocacions. Establir la connexió entre aquestes reaccions i l’estructura de les FG, així com amb paràmetres externs (esforç, temperatura, etc.) és el propòsit d’aquest estudi.

La finalitat es predir el resultat de la interacció de las bandes de deformació amb les FG basant-nos en l’aproximació de la modelització multiescala. Es presenta un informe sobre la transferibilitat de les dislocacions a través de les FG i el paper jugat pels defectes intrínsecs de la interfície. L’objectiu principal és investigar el paper que té l’estructura atòmica de les FG en la interacció amb dislocacions a fi d’obtenir un conjunt de regles que puguin ser fàcilment transferibles a altres models que treballin a unes escales espacials i temporals superiors, per exemple la Dinàmica de Dislocacions. A fi d’estudiar els mecanismes d’interacció entre la dislocació i la FG es requereix emprar una aproximació a nivell atòmic, per aquesta raó el mètode de modelització escollit ha estat la Dinàmica Molecular (DM).

Aquest treball presenta els resultats de modelització por DM realitzada per a estudiar els mecanismes d’interacció entre dislocacions i FG d’inclinació simètrica, ja que aquestes representen un nombre significatiu d’interfícies presents en materials reals. Per a cada FG considerada s’ha dut a terme un anàlisi dels resultats que ens ha permès obtenir una descripció de la dependència del tipus de reacció amb la temperatura i l’esforç aplicat. Els resultats obtinguts es fan servir com a dades d’entrada per a la segona etapa del treball, que inclou l’expansió de la caixa de simulació per a la modelització 3-D, amb la finalitat d’estudiar la interacció entre dislocacions de frontera y defectes d’irradiació situats en la interfície.

S’han obtingut noves dades de gran valor que donen una nova perspectiva respecte dels processos a nivell atòmic associats a la interacció FG-dislocacions en acer. Per exemple, s’ha descobert el paper clau de les disconnexions elementals en les esmentades interaccions. Degut a que l’esforç crític necessari per activar el seu moviment en la FG {112} és molt baix, el mecanisme de migració de la FG acoblada a la deformació és molt eficient. Aquesta FG es la única en la que s’ha observat transmissió de la pila de dislocacions, ja que n’hi ha prou amb una sola disconnexió per a transformar el vector de Burgers de la dislocació absorbida, fent que sigui capaç de desplaçar-se cap al grà adjacent. Per a la resta de FG estudiades no s’ha observat transmissió. La FG {332} és capaç d’absorbir varies dislocacions formant noves interfícies asimètriques en la zona d’interacció. Respecte de la FG {116}, és capaç d’acomodar la deformació per mitjà de reaccions amb més d’un tipus de disconnexió elemental. Pel contrari, l’absència de disconnexions en la FG {111} impedeix la seva migració, no així la seva transformació en noves interfícies. L’adequada elecció de FG ens ha permès extreure conclusions suficientment generals per a ser emprades en el desenvolupament de models a més gran escala, que són les eines indispensables per investigar l’evolució a llarg termini dels materials objecte d’aquest treball