Solidificación Direccional de Aleaciones Al-Zn: Variación de la Velocidad de Enfriamiento y de los Gradientes Térmicos según el Grado de Inclinación del Horno

JESÚS D. TIRADO MONTOYA; REYNEL BRITO BELTRÁN; CLAUDIA M. MENDEZ; NATALIA S. ZADOROZNE; ALICIA E. ARES

Neuquén-Bahía Blanca

Congreso; XXIV CONGRESO ARGENTINO DE FISICOQUÍMICA Y QUÍMICA INORGÁNICA (XXIV CAFQI); 2025

AAIFQ

Las aleaciones Al-Zn tienen gran relevancia en la industria metalúrgica debido a sus excelentespropiedades físicas y químicas, en este tipo de aleaciones se mezclan la ligereza del aluminio conlas propiedades mecánicas del Zn, con lo que se pueden desarrollar materiales con un alto gradode versatilidad [1]. El análisis de la velocidad de enfriamiento y de los gradientes de temperaturaen el proceso de solidificación direccional es crucial para controlar la microestructura delmaterial, reducir los defectos, optimizar el proceso y mejorar sus propiedades mecánicas [2]. Unamacroestructura metálica obtenida por solidificación direccional en general consta de granoscolumnares, equiaxiales y con transición de estructura columnar a equiaxial (TCE) [3]. En estetrabajo se presenta un análisis de la solidificación direccional de aleaciones Al-Zn utilizando undispositivo de solidificación direccional rotatorio tipo Brigdman, con libertad en tres ángulos deinclinación (0°, 90° y 180°). Se realizan ensayos de solidificación direccional con Al y Zn (gradocomercial) y con aleaciones Al-5%Zn y Al-10%Zn. Con esto se busca analizar cómo la inclinacióndel horno (lo que genera una convección natural en la probeta que solidifica) y la composición dela aleación influyen en la velocidad de enfriamiento del sólido metálico, en los gradientes térmicosy en la macroestructura presente. Se ha podido observar que, al variar los ángulos de inclinacióndel horno, en una misma composición, la velocidad de enfriamiento tiende a disminuir, tambiénes importante resaltar que los gradientes de temperatura mínimos coinciden con la posición de laTCE. Para el Al de pureza comercial se tienen velocidades de enfriamiento promedio para cadauno de los ensayos de 3.05 °C/min a 90°, 2.83 °C/min a 45° y 2.86 °C/min a 0°. Para la aleación Al10%Zn se obtienen velocidades de enfriamiento promedio de 3.45 °C/min a 90°, 3.19 °C/mina 45° y 2.90 °C/min a 0°, con lo cual se puede ver una clara disminución de la velocidad deenfriamiento al variar el ángulo. Asimismo, cuando ocurre la TCE el valor de gradiente crítico esde -1.22 °C/cm para Al, de -0.43 °C/cm para Zn, de -1.43 °C/cm Al-5%Zn y de -4.20-1.43 °C/cmpara Al-10%Zn. Por otra parte, se puede resaltar que al analizar el comportamiento del Zn tipocomercial los valores de velocidad de enfriamiento disminuyen significativamente al sercomparados con el Al tipo comercial y las aleaciones Al-5%Zn y Al-10%Zn. Estos datos indicanque la composición de la aleación y la inclinación del dispositivo de solidificación influyen en lavelocidad de enfriamiento y en los gradientes térmicos.