EFECTO DE LA ADICIÓN DE ZIRCONIO SOBRE LA EVOLUCIÓN DE LAS PROPIEDADES MECÁNICAS DE LA ALEACIÓN DE ALUMINIO A356 SOMETIDA A TRATAMIENTOS TÉRMICOS

publicaciones

M.C. ANA CECILIA PALOS ZUÑIGA.

 

RESUMEN

El objetivo principal del presente trabajo de investigación, fue estudiar la evolución de las propiedades mecánicas y microestructurales en una aleación A356 modificada con Zirconio (Zr). Los resultados permitieron observar que el mecanismo de reforzamiento obtenido fue por precipitación de segundas fases, debido a la disolución de la fase de (Mg2 Si), así como a la evolución de la morfología del eutéctico de Silicio (Si). Los resultados del esfuerzo de fluencia de la aleación Z2Z de 250 MPa y de la Z0Z de 258 MPa muestran una similitud, lo que indica que la adición de Zr, no ayudo en la mejora en el esfuerzo de fluencia, pero si mantuvo estables los porcentajes de elongación en el 5 %, esto es de gran ayuda para la aplicación en compuestos rígidos como son las piezas vaciadas para motores de combustión interna utilizada en la industria automotriz. El análisis general del sobrenvejecido (SE) indicó que, a la temperatura de 300° C, la aleación se envejece, reflejándose una disminución considerable en su esfuerzo de fluencia, lo que indica que la aleación no es estable térmicamente, debido a dos factores: No existían suficientes dispersores de Al3Zr o con la temperatura de envejecido se re-precipito en tamaños muy pequeños.

El mayor valor de dureza de 98 Brinell, estuvo dado por la muestra tratada a 200°C, y al aumentar la temperatura de envejecido disminuyo en un 28 %.

En relación al efecto de la adición de Zr en la curva de enfriamiento los resultados mostraron que no es posible observar efecto sobre el subenfriamiento o recalescencia, comprobándose con los cálculos de las velocidades y del resultado de la dT°C/dt máxima donde fue igual a cero. Los tiempos de los períodos fueron menores en comparación a la aleación Z0Z. El análisis por MEB, EDS y microestructural permitió observar la presencia de las fases α-Al dendritas, α-Al+Si, Al5Cu2Mg8Si6, (Al, Si)3(Ti, Zr), (Al, Si)2(Ti, Zr) y Mg2Si. Las fases ricas en zirconio intermetálicas presentes aparecen en dos formas: la fase

(Al, Si)2(Ti, Zr) con contenidos altos de silicio en forma de bloque, y la fase (Al, Si)3(Ti, Zr) que contiene altos contenidos de aluminio y aparecen en forma de aguja. Así como también se pudo apreciar la presencia de la fase Al5Cu2Mg8Si6 con una forma de escritura china.

También se pudo observar que el refinamiento de grano efectivamente pasando de extra grueso “EC” a fin “F” debido a la adición de Zr y provocando la formación de partículas peritécticas Al3Zr que por nucleación heterogénea se logó refinar la macroestructura. No se observó el mismo grado de refinación en los niveles de espacio dendrítico secundario (EDS), debido a la precipitación de una cantidad considerable de Zr en las fases intermetálicas (Al, Si)2(Ti, Zr) y (Al, Si)3(Ti, Zr), donde los niveles dos y tres de EDS existió menos eficiencia de refinación.

El mecanismo de endurecimiento por refinamiento de grano no tuvo efecto favorable en el aumento de la resistencia, posiblemente por la mayor disponibilidad de planos para que la dislocación siga su curso, siendo el endurecimiento por precipitación de solutos y segundas fases las responsables directas del mejoramiento de la aleación.

 

Abstract

The main objective of the present work was to study the evolution of the mechanical properties and microstructural in an A356 alloy modified with Zirconium (Zr).The results allowed us to observe that the reinforcement mechanism obtained was due to precipitation of second phases, due to the dissolution of the Mg2Si phase, as well as the evolution of the morphology of the silicon eutectic (Si). The results of the creep stress of the Z2Z alloy of 250 MPa and the Z0Z of 258 MPa show a similarity, which indicates that the addition of Zr did not help in the improvement in the creep stress, but did keep the percentages stable Elongation at 5%, this is of great help for the application in rigid compounds such as the parts emptied for internal combustion engines used in the automotive industry. The general analysis of the aging (SE) indicated that at the temperature of 300 ° C, C the alloy ages, reflecting a considerable decrease in its creep effort, indicating that the alloy is not thermally stable, due to two factors: There were not enough Al3Zr dispersers or with the aging temperature it was re-precipitated in very small sizes.

The highest hardness value of 98 Brinell was given by the treated sample at 200 o C, and as the aging temperature increased, it decreased by 28%.

In relation to the effect of the addition of Zr on the cooling curve, the results showed that it is not possible to observe the effect on subcooling or recalescence, checking with the calculations of the velocities and the result of the, maximum dT ° C / dt where it was equal to zero The times of the periods were shorter compared to the Z0Z alloy. The analysis by MEB, EDS and microstructural allowed to observe the presence of the phases α-Al dendrites α-Al+Si, Al5Cu2Mg8Si6, (Al, Si)3(Ti, Zr), (Al, Si)2(Ti, Zr) and Mg2Si. The intermetallic zirconium-rich phases present appear in two forms: the phase (AL, Si)2(Ti, Zr) with high block-shaped silicon contents, and the phase (Al, Si)3(Ti, Zr) that It contains high aluminum contents and appears as a needle. As well as the presence of the Al5Cu2Mg8Si6 phase with a form of Chinese writing.

It was also observed that the refinement of grain effectively going from extra thick “EC” to fine “F” due to the addition of Zr and causing the formation of Al3Zr peritectic particles that by heterogeneous nucleation was able to refine the macrostructure. The same degree of refining was not observed in the levels of secondary dendritic space (EDS), due to the precipitation of a considerable amount of Zr in the intermetallic phases (Al, Si)2(Ti, Zr) and (Al, Si)3(Ti, Zr), where in levels two and three of EDS there was less refining efficiency.

The grain refinement hardening mechanism had no favorable effect on the increase in resistance, possibly due to the greater availability of planes for the dislocation to run its course, being the precipitation hardening of solutes an second phases directly responsible for the improvement of the alloy.

 

EFECTO DE LA ADICIÓN DE ZIRCONIO SOBRE LA EVOLUCIÓN DE LAS PROPIEDADES MECÁNICAS DE LA ALEACIÓN DE ALUMINIO A356 SOMETIDA A TRATAMIENTOS TÉRMICOS

 


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