Análisis de las Macroestructuras de aleaciones de Al-Si obtenidas por solidificación direccional considerando la influencia de los parámetros térmicos

IBAÑEZ EDGAR R.; ALONSO PAULA R.; ARES ALICIA E.

Posadas

Congreso; 1º Simposio Municipal de Investigación, Extensión y Desarrollo Local; 2020

Agencia Universitaria Posadas

El aluminio es utilizado ampliamente en diferentes aleaciones de usos industriales debido a sus buenas propiedades como ser: resistencia a la corrosión, ductilidad, maleabilidad, ligereza, bajo punto de fusión y es reciclable, por lo que le hace un material económico de fabricar y más amigable con el medio ambiente. Uno de los aspectos que hace que el aluminio sea atractivo como materiales de construcción mecánica es el hecho de que el aluminio posee un bajo peso específico para combinarse con la mayoría de los metales de ingeniería [1.2,3,4].La razón predominante para alear el aluminio puro y fabricar una aleación es aumentar la resistencia a la tracción, la dureza, la resistencia al desgaste, la relajación de tensiones o la fatiga del material resultante. La importancia del silicio en las aleaciones de acuerdo a Kaufman [5] radica en que facilita el proceso de llenado de los moldes y su principal función es el aumento del límite de fluencia del material. Cuando se deja solidificar un metal fundido, la estructura del sólido resultante está determinada por la composición del metal y por las condiciones térmicas que prevalecen durante la solidificación. Las condiciones térmicas cambian durante el proceso de solidificación, porque el líquido se enfría y el molde que contiene el metal se calienta. En consecuencia, es de esperar que la estructura varíe de las partes que se solidifiquen primero a las que se solidifiquen más tarde. En general, el metal solidificado exhibe tres zonas distintas de estructuras de grano; una zona de enfriamiento rápido donde se forma cristales muy pequeños en el extremo del molde (chill); una zona de cristales columnares largos y delgados que se encuentran a lo largo de la dirección del flujo de calor y que se extienden desde la zona de enfriamiento rápido, una región de cristales equiaxiales más o menos esféricos en el centro de la fundición, también existe una forma estructural más compleja se compone de las dos zonas estructurales (columnar y equiaxial). Esa forma mixta de solidificación se produce cuando los granos equiaxiales son capaces de nuclear y crecer en el líquido adelante del frente de crecimiento columnar, causando la transición de estructura columnar a equiaxial (TCE)[6,7].Estudios experimentales informaron el efecto de la tasa de solidificación en el ancho y el tamaño de los granos y en las propiedades mecánicas de las aleaciones [8,9]. Estos revelan que la tasa de solidificación desempeña un papel importante en la formación de la macroestructura de solidificación; el aumento de dicho parámetro térmico se espera que tenga un fuerte efecto en la microdureza resultante y en la tensión de fluencia. En el presente trabajo se utilizaron aleaciones binarias hipoeutécticas con diferentes concentraciones, las que fueron sometidas al proceso de solidificación direccional. Se obtuvieron diferentes estructuras de solidificación, las cuales se correlacionaron con los parámetros dinámicos derivados de las mediciones de temperatura (velocidad de enfriamiento, gradiente térmico, velocidad de solidificación). Finalmente, se estudiaron los efectos de los parámetros térmicos y su influencia en la macroestructura de solidificación. La relación encontrada en este trabajo muestra que a mayores velocidades de enfriamiento aumenta la longitud de los granos en la zona columnar y en la zona equiaxial los granos son más refinados.Referencias[1] G. Scamans, Aluminium from cans to cars, Mater. world, vol. 15, no. 5, pp. 28 a 30, 2007.[2] E. Tillová, M. Chalupová, E. Duriníková, and L. Hurtalova, Effect of chemical composition ofsecondary Al-Si cast alloy on intermetallic phases, Mach. Technol. Mater. Int. Virtual J., vol. 6, no. 9, pp. 11a14, 2012.[3] I. J. Polmear, Recent developments in light alloys, Mater. Trans., vol. 37, pp. 12?31, 1996[4] J. Davis, Chapter 1 Introdution - Corrosion of aluminum and aluminum alloys, in Corrosion ofAluminum and Aluminum Alloys, 1st ed., J. . Davis, Ed. ASM International, 1999, p. 24.[5] J. G. Kaufman, Chapter 4 Aluminum alloys, in Handbook of Materials Selection, 2002, pp. 1a46. [6] W. Kurz and D.J. Fisher, Fundamentals of Solidification, Trans. Tech. Publications, 1984.[7]J.A Spittle, International Materials Reviews, vol 51, n° 4 (2006) 247-269.[8] Ares, A.E., Gueijman, S.F., and Schvezov, C.E., J. Crystal. Growth, 2002, En prensa.[9] Dobrza´nski LA, Borek W, Maniara RJ. Influence of thecrystallization condition on Al-Si-Cu casting alloysstructure. J Achiev Mater Manuf Eng 2006;18(1):211a4.