¿Cómo son las grietas nucleadas que causan fallas dúctiles durante la deformación plástica de (i) materiales policristalinos multifásicos y (ii) materiales policristalinos monofásicos? ¿Cuál es el efecto de la aplicación de presiones hidrostáticas sobre la ductilidad bajo tracción en términos de su influencia sobre los mecanismos de nucleación y propagación de grietas?
Passo 1
Então, a gente tem uma questão sobre como as trincas nucleadas causam falhas dúcteis durante a deformação plástica em dois tipos de materiais policristalinos: multifásicos e monofásicos. Além disso, a pergunta quer saber como a aplicação de pressões hidrostáticas afeta a ductilidade quando esticamos o material, especialmente em relação aos mecanismos de nucleação e propagação das trincas. Para resolver isso, vamos precisar entender conceitos de deformação plástica, nucleação de trincas, ductilidade e os efeitos das pressões hidrostáticas nos materiais.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre materiais policristalinos multifásicos e monofásicos. Materiais policristalinos são formados por muitos cristais pequenos chamados cristais ou grãos. Em materiais multifásicos, temos mais de um tipo de fase cristalina, enquanto nos monofásicos, tudo é de uma única fase cristalina.
Passo 3
Durante a deformação plástica, os materiais sofrem deformações permanentes. Nas ductilezas, essas deformações são acompanhadas pela formação e crescimento de trincas antes da fratura final. A nucleação de trincas é o processo inicial onde pequenas trincas começam a se formar, e a propagação é o crescimento dessas trincas até a falha completa.
Passo 4
Em materiais policristalinos multifásicos, as diferentes fases podem ter propriedades mecânicas distintas. Isso pode criar pontos onde as trincas são mais propensas a se formar, como nas interfaces entre as fases. Essas interfaces atuam como barreiras ou pontos de concentração de tensão, facilitando a nucleação de trincas.
Passo 5
Já nos materiais policristalinos monofásicos, toda a estrutura é mais uniforme em termos de propriedades mecânicas. Entretanto, as trincas ainda podem nuclear em locais com defeitos, como impurezas ou bordas de grãos, onde as tensões concentradas podem iniciar a formação de trincas.
Passo 6
Agora, sobre o efeito das pressões hidrostáticas na ductilidade sob tração. A pressão hidrostática é uma pressão aplicada igualmente em todas as direções. Quando aplicamos pressão hidrostática a um material em tração, isso pode influenciar a maneira como as trincas nucleam e se propagam.
Passo 7
A aplicação de pressão hidrostática tende a fechar as trincas existentes ou impedir sua abertura. Isso dificulta a propagação das trincas, aumentando a ductilidade do material, pois ele consegue se deformar mais antes de falhar.
Passo 8
Além disso, a pressão hidrostática pode afetar a nucleação das trincas. Com a pressão aplicada, as tensões locais que favorecem a nucleação de trincas são reduzidas, tornando mais difícil o início das trincas sob tração.
Resposta
As trincas nucleadas que causam falhas dúcteis durante a deformação plástica em materiais policristalinos multifásicos ocorrem principalmente nas interfaces entre diferentes fases, onde há concentrações de tensão facilitando a nucleação e propagação das trincas. Em materiais policristalinos monofásicos, as trincas nucleam em defeitos como impurezas ou bordas de grãos. A aplicação de pressões hidrostáticas aumenta a ductilidade sob tração, pois reduz tanto a nucleação quanto a propagação de trincas ao fechar ou impedir a abertura das mesmas, dificultando a formação e o crescimento das falhas.