Validación de metodología para la medición de deformación térmica de materiales empleando la técnica de Correlación Digital de Imágenes (DIC)

Abstract

Las perovskitas son materiales de amplio interés por la variedad de propiedades y aplicaciones con las que cuentan. Dentro de estas se encuentra un subgrupo conocido como LSCF, materiales con amplia proyección en celdas de combustible solido, las cuales presentan un comportamiento ferroelástico, así como un grado de deformación a temperatura ambiente, esto los vuelve materiales no fáciles de estudiar y de los cuales no hay mucha información al respecto. Es propósito de este trabajo es ampliar el conocimiento en cuanto al comportamiento mecánico de estos. Para esto se mide la deformación experimentada por tres materiales, en ausencia de carga externa y en un rango de 50°C por sobre la temperatura ambiente. Se busca desarrollar y validar una metodología de medición y posteriormente ajustar la deformación obtenida con ecuaciones de deformación térmica lineal conocidas, y así poder estimar un coeficiente de deformación térmica. Dos de los materiales estudiados son de referencia, uno de ellos es alúmina y el otro acero SAE 4340. Para la medición de la deformación se emplea la técnica de correlación digital de imágenes (DIC), la cual destaca por su amplio campo de aplicación, precisión y bajos requerimientos. La metodología de trabajo consiste de los pasos siguientes, preparación de las muestras, instalación y configuración del equipo, exportación de datos para su posterior análisis y ajuste en MATLAB. Otro aspecto analizado es la influencia del rango de temperatura de estudio, donde se busca determinar en que medida afecta los valores de temperatura en el ajuste obtenido en un rango de 500°C, obteniéndose un coeficiente de deformación distinto. Respecto a los ajustes obtenidos para rangos en temperatura ambiente se observa que el ajuste no es del todo preciso para los materiales de referencia analizados, existiendo variaciones para las distintos tramos de las curvas de estudio, el material que más se acercó fue el acero. Otro aspecto importante a destacar es las diferencias entre la deformación axial y longitudinal, obteniéndose diferencias en los ajustes respectivos para las tres muestras. Finalmente para el caso específico del LSCF se propone un coeficiente de deformación térmica que resulta ser el con mejor comportamiento, difiriendo bastante de lo hallado en la literatura. Si bien la metodología empleada para las tres muestras fue la misma, existen diferencias en los ajustes obtenidos, por lo que se concluye que la metodología en particular empleada así como ecuaciones de deformación térmica lineal no son indicadas para ajustar el comportamiento de materiales del tipo LSCF o bien se requiere el repetir y depurar los pasos seguidos. Se propone el utilizar diferentes metodologías de medición, así como el dilucidar la causal en las diferencias del comportamiento axial y lateral registrados por la técnica. Más estudios a futuro son necesarios para poder seguir ahondando y entendiendo el comportamiento de estos materiales, así como la revisión del trabajo aquí realizado de forma de poder definir una metodología válida para distintas condiciones.