Metallurgical characterization of aluminum matrix composites, AA6061-ZRB2-TIB2, synthesized by "in-situ" stir casting method

Abstract

Consulta en la Biblioteca ETSI Industriales (Riunet)

[ES] En las últimas décadas los materiales compuestos han pasado a tener un rol muy importante en el desarrollo de la industria por lo que resulta clave el desarrollo de compuestos con altas prestaciones y bajo coste. Dentro de la gran gama de materiales compuestos posibles, aquellos con aluminio como matriz (AMC) parecen adecuados para cumplir estos requisitos. Estos AMCs reforzados con cerámicas y óxidos son más codiciados que cualquier otro tipo de material compuesto [1-4, 8, 32] ya que exhiben una muy buena relación resistencia - peso, un alto módulo específico, baja expansión térmica y excelentes propiedades tribológicas. Todas estas propiedades expuestas dependen en gran medida del tipo, tamaño, forma, porcentaje en peso y distribución de las partículas de refuerzo en la matriz [1-4, 8, 33]. La aplicación de los AMCs está limitada debido a los problemas que existen durante la fabricación de los mismos así como la falta de procedimientos normalizados para las operaciones secundarias, como el mecanizado, el conformado o la soldadura. Durante los últimos años se está siendo testigo de una extensa investigación en el campo de la producción y el procesamiento de esos AMCs. Dentro de todos los diferentes métodos para producir los AMCs, la ruta líquida, especialmente la colada con agitación ha demostrado ser un método bueno con tecnología fiable para la producción de materiales compuestos de calidad [3-8]. La principal dificultad de este proceso es lograr una distribución uniforme de los materiales de refuerzo, una humectabilidad optimizada sin reacción química entre la matriz y los refuerzos y una porosidad minimizada. Muchos estudios diferentes han analizado el efecto de los parámetros de la agitación como la velocidad de rotación, la profundidad y la geometría del agitador [13, 24, 26, 27, 29]. Mediante el control de estos parámetros y las variables de proceso, tales como la temperatura de colada, el tiempo de estancia en el horno y la densidad de armadura, es posible obtener un AMC con buenas propiedades mecánicas [24]. Entre todas las técnicas in-situ, aquellas basadas en reacciones sal-metal suelen ser las más comunes para la preparación de AMCs del tipo Al-TiB2 (aluminio puro y diboruro de titanio). Feng y Froyen [19] estudia la influencia de los parámetros de proceso sobre la cinética de formación de TiB2, así como sobre la microestructura de los productos y aglomerados de partículas presentes. Nahed [37] estudia la cinética de la reacción de K2TiF6 y KBF4 para la obtención de TiB2 revelando que al realizar la adición de K2TiF6, se producía la emulsificación de la sal mientras que no había evidencia de lo mismo para KBF4, lo que lleva a la conclusión de que las dos sales reaccionaban de forma individual con Al. En este proyecto se aborda la producción de un híbrido AA6061-ZrB2-TiB2 producido mediante la colada in-situ con agitación y sales fluoradas (KBF4, K2TiF6 y K2ZrF6) con diferentes porcentajes en peso de las partículas de refuerzo. La Tabla 0.1 clasifica los distintos procesos de colada con los porcentajes en peso de los refuerzos y los porcentajes de cada sal equivalentes utilizados.