INVESTIGADORES
ARES alicia esther
congresos y reuniones científicas
Título:
EFECTOS DEL GRADO DE INCLINACIÓN DEL HORNO EN LA TRANSICIÓN DE ESTRUCTURA COLUMNAR A EQUIAXIAL EN ALEACIONES Zn-Al
Autor/es:
OKSENIUK, MARÍA VALENTINA; GUEIJMAN, SERGIO FABIAN; ARES, ALICIA ESTHER
Lugar:
Buenos Aires
Reunión:
Otro; SEXTA REUNIÓN DE LA ASOCIACIÓN ARGENTINA DE CRISTALOGRAFÍA, II ESCUELA DE LA ASOCIACIÓN ARGENTINA DE CRISTALOGRAFÍA; 2010
Institución organizadora:
ASOCIACIÓN ARGENTINA DE CRISTALOGRAFÍA
Resumen:
El estudio de aleaciones Zn-Al alcanzó gran relevancia por constituirse en aleaciones ligeras,
con buenas características de resistencia mecánica, resistencia a la corrosión, facilidad de fabricación,
bajo costo de los materiales, bajas temperaturas de proceso, etc. La importancia del estudio radica en
que las variables de solidificación, condiciones térmicas, segregación y convección natural, entre
otras, afectan a la estructura del sólido formado y a sus defectos internos.
Los objetivos del presente trabajo son: a) realizar experiencias de solidificación unidireccional
en un dispositivo refrigerado con agua, con aleaciones Zn-1%Al y Zn-2%Al (% en peso) y
solidificadas en sentido ascendente vertical (0º) e inclinadas a 30º y a 45° respecto de la vertical. b)
determinar la posición de la transición de estructura columnar a equiaxial (TCE) por medio del análisis
macro-estructural de las probetas. c) determinar la influencia de la dirección de solidificación en el
crecimiento de los cristales columnares, d) determinar los parámetros térmicos importantes mediante
el registro de datos de temperatura en función del tiempo según transcurre la solidificación.
Las aleaciones se prepararon a partir de Zinc electrolítico y Aluminio grado comercial, los
cuales fueron trozados y convenientemente pesados para obtener una probeta cilíndrica de ��12 cm de
largo. A fin de obtener la TCE, las aleaciones fueron fundidas y solidificadas direccionalmente en un
molde de vidrio Pirex® de 2,2 cm de diámetro interno, en un horno de solidificación direccional
vertical ubicado a 0°, 30º y 45° del eje vertical. El equipo de solidificación consta principalmente de
un horno eléctrico provisto de resistencias, un sistema de enfriamiento con agua y sistemas de control
y adquisición de temperaturas. Obtenidas las probetas se cortaron longitudinalmente y se desbastaron
utilizando papeles de distintas granulometrías, luego se pulieron con alúmina de 1 micrón y se
atacaron químicamente con una solución de HCl al 70% para revelar la macroestructura. La forma,
tamaño y orientación de los granos, como así también la posición de la transición se determinaron
mediante observación visual y microscopia óptica.
Los principales resultados obtenidos en probetas Zn-Al son: a) La transición ocurre en una zona
del orden de 1 cm o mayor, en donde coexisten granos columnares y equiaxiales. b) Para una
velocidad inicial de enfriamiento de 0,06 ºC/seg en la base de las probetas Zn-1%Al, se obtuvo una
TCE promedio de 7,9 cm a 0º, de 0,8 cm a 30° y de 5,6 cm a 45º; asimismo, para una velocidad inicial
de enfriamiento de 0,05 ºC/seg en la base de las probetas Zn-2%Al, se obtuvo una TCE de 8,0 cm a
0º, de 6,5 cm a 30° y de 5,4 cm a 45º, valores medidos desde la base. c) En las tres direcciones, cuando
ocurre la TCE el gradiente de temperatura adelante de la interfase alcanza valores críticos. d) El
ángulo de inclinación de los granos columnares en probetas solidificadas a 30° y 45° de inclinación
ocurrió a 30° y 40° respectivamente.
En base a los resultados obtenidos, se pueden destacar las siguientes conclusiones: a) La transición de
estructura columnar a equiaxial (TCE) ocurre de igual manera, aunque los granos columnares iniciales
estén inclinados con respecto al eje longitudinal de la probeta. b) La orientación de crecimiento de los
granos columnares (dendritas) sigue la dirección de la extracción calórica y coincide aproximadamente
con el ángulo de inclinación del horno.
��12 cm de
largo. A fin de obtener la TCE, las aleaciones fueron fundidas y solidificadas direccionalmente en un
molde de vidrio Pirex® de 2,2 cm de diámetro interno, en un horno de solidificación direccional
vertical ubicado a 0°, 30º y 45° del eje vertical. El equipo de solidificación consta principalmente de
un horno eléctrico provisto de resistencias, un sistema de enfriamiento con agua y sistemas de control
y adquisición de temperaturas. Obtenidas las probetas se cortaron longitudinalmente y se desbastaron
utilizando papeles de distintas granulometrías, luego se pulieron con alúmina de 1 micrón y se
atacaron químicamente con una solución de HCl al 70% para revelar la macroestructura. La forma,
tamaño y orientación de los granos, como así también la posición de la transición se determinaron
mediante observación visual y microscopia óptica.
Los principales resultados obtenidos en probetas Zn-Al son: a) La transición ocurre en una zona
del orden de 1 cm o mayor, en donde coexisten granos columnares y equiaxiales. b) Para una
velocidad inicial de enfriamiento de 0,06 ºC/seg en la base de las probetas Zn-1%Al, se obtuvo una
TCE promedio de 7,9 cm a 0º, de 0,8 cm a 30° y de 5,6 cm a 45º; asimismo, para una velocidad inicial
de enfriamiento de 0,05 ºC/seg en la base de las probetas Zn-2%Al, se obtuvo una TCE de 8,0 cm a
0º, de 6,5 cm a 30° y de 5,4 cm a 45º, valores medidos desde la base. c) En las tres direcciones, cuando
ocurre la TCE el gradiente de temperatura adelante de la interfase alcanza valores críticos. d) El
ángulo de inclinación de los granos columnares en probetas solidificadas a 30° y 45° de inclinación
ocurrió a 30° y 40° respectivamente.
En base a los resultados obtenidos, se pueden destacar las siguientes conclusiones: a) La transición de
estructura columnar a equiaxial (TCE) ocurre de igual manera, aunque los granos columnares iniciales
estén inclinados con respecto al eje longitudinal de la probeta. b) La orientación de crecimiento de los
granos columnares (dendritas) sigue la dirección de la extracción calórica y coincide aproximadamente
con el ángulo de inclinación del horno.