Nikolai Kvashin defiende su tesis sobre el fenómeno de la transferencia de dislocaciones en metales bcc

Las propiedades mecánicas de los materiales estructurales vienen determinadas por una variedad de procesos físicos que tienen lugar a diferentes escalas espaciales y temporales en los cuales las dislocaciones y las fronteras de grano (FG) juegan un papel relevante. La deformación plástica está directamente relacionada con la movilidad de las dislocaciones, de modo que su interacción con otros defectos preexistentes, como las FG, es un factor clave para explicar la evolución de las propiedades mecánicas con el tiempo. Existe una gran variedad de FG y el comportamiento particular de cada una con las dislocaciones no se puede anticipar y por tanto debe ser analizada individualmente. A nivel microscópico las reacciones posibles son absorción, transmisión o reflexión de las dislocaciones. Establecer la conexión entre dichas reacciones y la estructura de las FG, así como con parámetros externos (esfuerzo, temperatura, etc.) es el propósito de este estudio.

La finalidad es predecir el resultado de la interacción de las bandas de deformación con las FG basándonos en la aproximación de la modelización multiescala. Se presenta un informe sobre la transferibilidad de las dislocaciones a través de las FG y el papel jugado por los defectos intrínsecos de la interface. El objetivo principal es investigar el papel que tiene la estructura atómica de las FG en la interacción con dislocaciones a fin de obtener un conjunto de reglas que puedan ser fácilmente transferibles a otros modelos que trabajen a unas escalas espaciales y temporales superiores, por ejemplo, la Dinámica de Dislocaciones. A fin de estudiar los mecanismos de interacción entre la dislocación y la FG se requiere usar una aproximación a nivel atómico, por esta razón el método de modelización escogido ha sido la Dinámica Molecular (DM).

Este trabajo presenta los resultados de modelización por DM realizada para estudiar los mecanismos de interacción entre dislocaciones y FG de inclinación simétrica, ya que estas representan a un número significativo de interfaces presentes en materiales reales. Para cada FG considerada se ha realizado un análisis de los resultados que nos ha permitido obtener una descripción de la dependencia del tipo de reacción con la temperatura y el esfuerzo aplicado. Los resultados obtenidos se usan como datos de entrada para la segunda etapa del trabajo, que incluye la expansión de la caja de simulación para la modelización 3-D, con el fin de estudiar la interacción entre dislocaciones de frontera y defectos de irradiación situados en la interface.

Se han obtenido nuevos datos de gran valor que dan una nueva perspectiva respecto de los procesos a nivel atómico asociados a la interacción FG-dislocaciones en acero. Por ejemplo, se ha descubierto el papel clave de la disconexiones elementales en dichas interacciones. Debido a que el esfuerzo crítico necesario para activar su movimiento en la FG {112} es muy bajo, el mecanismo de migración de la FG acoplada a la deformación es muy eficiente. Esta FG es la única en la que se ha observado transmisión de la pila de dislocaciones, ya que basta con una sola disconexion para transformar el vector de Burgers de la dislocación absorbida, haciendo que sea capaz de desplazarse hacia el grano adyacente. Para el resto de FG estudiadas no se ha observado transmisión. La FG {332} es capaz de absorber varias dislocaciones formando nuevas interfaces asimétricas en la zona de interacción. Respecto a la FG {116} es capaz de acomodar la deformación por medio de reacciones con mas de un tipo de disconexion elemental. Por el contrario, la ausencia de disconexiones en la FG {111} impide su migración, no así su transformación en nuevas interfaces. La adecuada elección de FG nos ha permitido extraer conclusiones suficientemente generales para ser usadas en el desarrollo de modelos a mayor escala, que son las herramientas indispensables para investigar la evolución a largo plazo de los materiales objeto de este trabajo.