Investigación sobre la interfaz de estructuras bimetálicas fabricadas aditivamente: Una simulación de dinámica molecular

En este estudio, • Se analiza la interfaz Ti-Nb en depósitos de DED por arco de alambre mediante simulación de dinámica molecular (MD). • Se cuantifican los defectos puntuales en las interfaces Ti-Nb bajo diferentes entradas de calor. • Los conteos de clústeres disminuyen en las capas inferiores pero aumentan en las capas superiores a altas entradas de calor. • La distorsión de la red inducida por el desajuste de tamaño atómico impulsa el estrés residual y la formación de lazos. • El sustrato y las capas demostraron esfuerzos biaxiales compresivos y tensionales, respectivamente. Las deposiciones multicapa con comportamientos de interfaz variables afectan las propiedades mecánicas de los materiales depositados, por lo que los mecanismos de deposición a escala atómica proporcionan una mejor comprensión del comportamiento del material bajo múltiples condiciones de difusión. En esta investigación, se aplica dinámica molecular para investigar el comportamiento de la interfaz en la estructura bimetálica Ti6Al4V-NbZr1 depositada por deposición de energía dirigida con arco de alambre (W-DED) en varias condiciones de entrada de calor. Además, se estudian las interacciones entre la estructura bimetálica y la distribución y tamaño de los lazos de dislocación durante la deformación. Se encontró que la piscina de nano-fusión se forma antes de la solidificación, y el crecimiento cristalino avanza por solidificación direccional, que puede ser equiaxial o columnar. La inter-difusión del sistema muestra un comportamiento de difusión asimétrico, y los átomos de Nb muestran una mayor tendencia a difundirse en la matriz en condiciones de mayor entrada de calor. Según el análisis de clústeres, el número de clústeres disminuye de 76138 a 75720 para la primera capa depositada, mientras que aumenta de 88046 a 90309 para la última capa depositada a medida que aumenta la entrada de calor. La rugosidad superficial disminuye de 1.6 a 0.9 Å mientras el ancho de la interfaz aumenta de 30 a 50 Å a medida que aumenta la entrada de calor. Se concluyó que la distorsión de la red inducida por el desajuste de tamaño atómico realza el estrés residual, resultando en lazos de dislocación. También se observó la formación de numerosos lazos de dislocación 1/6 Shockley y 1/2 intersticial, junto con una baja cantidad de lazos mixtos. En la interfaz sustrato, el esfuerzo biaxial es compresivo, mientras que las capas depositadas exhiben un comportamiento tensional.