"Caracterización Macro y Microestructural de Aleaciones Al-Si Obtenidas por Solidificación Unidireccional"

EDGAR ROLANDO IBAÑEZ; PAULA REGINA ALONZO; ALICIA ESTHER AREZ

La Plata

Congreso; XX Congreso Internacional de Metalurgia y Materiales, SAM 2022; 2022

Generalmente, en los procesos de solidificación de aleaciones metálicas se espera que la estructura obtenida en la solidificación sea completamente columnar, o bien, completamente equiaxial. No obstante, bajo determinadas circunstancias de solidificación se produce una zona donde se encuentran presentes simultáneamente los granos columnares (Col.) y los equiaxiales (Eq.), esta zona donde coexisten ambos tipos de granos se denomina zona de transición de estructura columnar a equiaxial (TCE), ver la Fig.1(a).[1,2,3].En el presente trabajo se realizó el estudio de la relación entre la macroestructura y la microestructura de aleaciones Al-Si solidificadas unidireccionalmente, en forma ascendente, determinando los parámetros térmicos de las aleaciones y los valores de microdureza Vickers. Para realizar las experiencias se empleó un sistema de solidificación unidireccional ascendente, diseñado y construido en el lugar de trabajo por el grupo de solidificación. Se fabricaron y estudiaron aleaciones Al-Si con concentraciones hipoeutécticas, obteniéndose la TCE en todas las probetas. Mediante un adquisidor de datos se registraron las temperaturas durante todo el proceso de solidificación y luego se obtuvieron las curvas de temperatura versus tiempo para así poder determinar los parámetros térmicos de solidificación. El estudio de la macroestructura (altura desde la base de la probeta, ancho y largo promedio de los granos columnares, tamaño promedio de los granos equiaxiales); se realizó mediante el corte longitudinal de las probetas y su posterior desbaste y ataque químico con reactivo Keller a tiempos de 5 a 25 s. La zona de TCE se ubicó visualmente y se midió su posición con respecto a la base de la probeta con una regla calibrada; con respecto a los granos columnares y equiaxiales su caracterización se realizó mediante el uso de la norma ASTM E112 [4]. Se pudo observar un efecto refinador de grano en ambas zonas columnar y equiaxial con respecto a la velocidad de enfriamiento y al aumento de contenido de aleante. Con respecto ala zona de TCE la misma se relacionó con valores de gradientes de temperaturas mínimas y con una leve recalescencia visible en algunas experiencias en las curvas de enfriamiento, también se pudo observar quela TCE se aleja de la zona de enfriamiento con respecto a la velocidad de extracción de calor. La caracterización microestructural se realizó, en primera instancia, mediante un microscopio óptico marca Olympus ® donde se obtuvieron imágenes de las dendritas y para así poder medir el espaciamiento dendrítico secundario ( 2 ) ver Fig. 1(b), e identificar las zonas de la fase α-aluminio y β-silicio y de esta forma describir su morfología y características a nivel microscópico. También, se realizaron observacion esmediante microscopía electrónica de barrido (SEM) en un equipo FEI QUANTA 200 ® . Igualmente, se realizaron ensayos de difracción de rayos-x en un equipo de DRX RIGAKU Smartlab SE ® en las muestras ensayadas, en las diferentes zonas de las probetas y con diferentes estructuras de granos, como así también se obtuvieron difractogramas en el plano longitudinal y radial, donde se identificaron las fases α-aluminio yβ-silicio. Finalmente, se realizaron medidas de microdurezas a lo largo y ancho de las probetas, empleando un microdurómetro marca Future Tech ® y se contrastaron con los parámetros de solidificación y con el contenido de los aleantes presentes, Se observó un aumento de la microdureza con respecto al contenido de aleante, debido a que la microdureza medida fue mayor en la fase β-silicio que la fase α-aluminio, como así también fue mayor con el refinamiento de grano y con menores valores de  2 .