Influència dels paràmetres de molturació en els propietats de materials compostos base Al-12Si reforçats amb un 20% de partícules ceràmiques de SiC

Abstract

Les necessitats de la tecnologia moderna, juntament amb les mesures mediambientals cada cop més restrictives, han impulsat en els últims anys a la recerca de nous materials d’elevades prestacions que superin les propietats dels materials coneguts fins al moment. A mesura que la mida es redueix al rang nanomètric, els materials mostren un augment de les propietats mecàniques i físiques entre d’altres. La tecnologia de fabricació de nanopartícules es molt reversible i engloba una gran varietat de tècniques que avarca tres rutes de processament: en fase vapor, líquida i sòlida. La molturació mecànica, enmarcada dins la ruta sólida, es un dels mètodes més utilitzats per produir grans quantitats de nanopols [1,2]. L’objectiu principal d’aquest treball es la optimització dels paràmetres de molturació per a la síntesis de AMC base Al12Si/SiC amb mida de reforç nanomètrica. La fase matriu ha consistit en una pols metàl·lica comercial base (Al12Si) de la companyia “Sulzer-metco”, reforçada amb una pols ceràmica base (SiC) de l’empresa “Navarro SiC S.A”. Aquesta pols ha estat sotmesa a un procés de molturació i aleació mecànica conjunta, amb un molí “Attritor” vertical de boles model “Union Process S- 1”. Amb la finalitat d’avaluar l’efecte dels paràmetres de molturació sobre la mida i distribució de la fase reforç, s’han emprat des velocitats de rotació del molí, 180 i 270 [rpm], així com dues relacións màssiques boles/pols diferents, (20:1) i (30:1). La proporció (matriu/reforç) del AMC estudiat, optimitzada prèviament i establerta com a (80:20),s’ha mantingut constant tot extraient mostres de pols molturada segons un procés seqüencial acumulatiu, prenent com a temps d’extracció les 15, 25, 30, 35 i 40 hores. L’anàlisi granulomètric de la pols molturada s’ha efectuat mitjançant un analitzador làser de mida de partícula, de la casa Beckman Coulter, model “LS13 320”. La caracterització mecànica s’ha dut a terme mitjançant la utilització d’un microduròmetre Vickers de la casa Struers model “Duramin”, segons especifica la norma ASTM E-384. L’avaluació tribològica s’ha realitzat mitjançant un tribòmetre Pin-on-Disk “CSEM”, en concordança amb la norma ASTM G-99. La caracterització microestructural s’ha dut a terme mitjançant microscòpia òptica, utilitzant un microscopi òptic “LEICA MEF4M” dotat d’un software d’anàlisis de imatge “LEICA Q500MW”, així com un microscopi electrònic (SEM), JEOL model “JSM-5600”. L’anàlisi dels resultats experimentals ha confirmat novament la viabilitat del procés de molturació “Atrittor” com a mètode de síntesis de AMC’s a partir de fases inicials en forma de pols. Tot i això, no s’ha assolit la mida nanomètrica del reforç en aquest estudi. S’ha avaluat la influència dels paràmetres de molturació sobre la mida de la partícula de la fase reforç, així com sobre les propietats mecàniques i tribològiques del material, determinant finalment les condiions òptimes de molturació.