EFECTO DE LA IRRADIACIÓN SOBRE LAS PROPIEDADES MECÁNICAS DE ESPUMAS DE ORO FUNCIONALIZADAS CON Al2O3

JUAN IGNACIO RAMALLO; NAHUEL VEGA; DIEGO FERNANDO LIONELLO; MARÍA CECILIA FUERTES; CARLOS RUESTES

Congreso; XX Congreso Internacional de Metalurgia y Materiales SAM/CONAMET 2022; 2022

SAM

En los metales, el endurecimiento inducido por radiación es un fenómeno ampliamente estudiado. Sin embargo, las investigaciones realizadas en materiales nóveles como las espumas metálicas son aún escasas y algunas de sus aplicaciones tecnológicas demandan una comprensión más profunda de este fenómeno. El oro nanoporoso, por citar un ejemplo, exhibe una considerable resistencia a la radiación. Su alta relación superficie-volumen favorece la eliminación de defectos inducidos por radiación [1], sugiriendo que este tipo de materiales podrían ser de utilidad para la industria nuclear. Otros trabajos, sin embargo, cuestionan dicho potencial mostrando que la radiación puede inducir inestabilidad dimensional [2]. Se ha demostrado que modificando el oro nanoporoso mediante el agregado de una película delgada de alúmina (aprox. 2 nm) mejora notablemente las propiedades mecánicas y la estabilidad térmica del oro nanoporoso, manteniendo tendencias similares en cuanto al endurecimiento por radiación [3]. Sin embargo, la mayoría de los estudios disponibles emplean iones livianos (He y Ne) y energías de hasta unas pocas decenas de keV, desconociéndose el efecto de la radiación con energías mayores. En el presente trabajo se estudiaron películas (aprox. 1500 nm de espesor) de espumas de oro sin recubrir y con un recubrimiento de Al2O3 generado por evaporación. Los materiales se sometieron a fluencias crecientes de irradiación con iones S32, con una energía de 75 MeV. Las zonas irradiadas cubrieron un área de 100 x 100 µm2. Se estudió el comportamiento mecánico de los materiales irradiados con diferentes fluencias realizando ensayos de nanoindentación (4 ensayos promediados en cada caso, como se observa en las diferentes zonas de la figura 1 (a)) hasta una profundidad máxima de 600 nm para evitar efectos pronunciados del sustrato. En la figura 1 (b) se presenta a modo de ejemplo una imagen SEM de una impronta realizada sobre la muestra sin recubrir en la zona sin irradiar. En la figura 1 (c) se evidencia, en el caso de muestras sin recubrir, una variación leve del módulo de indentación (E) del orden del 20 % como máximo respecto del valor sin irradiar, conforme se aumenta la dosis (con un valor mínimo). Por otro lado, la dureza (H) se incrementó notablemente (ver figura 1 (d)), hasta un 80 % respecto del valor sin irradiar. Se determinó además, tal como se observa en las figuras 1 (c) y (d), el efecto del recubrimiento de Al2O3: en el caso de muestras recubiertas, tanto E como H no cambian significativamente, encontrándose variaciones en el orden del error de la técnica (10 %).