El objectivo principal de este trabajo final de máster (TFM) consiste en estudiar el efecto de la
modificación microestructural, así como la directa modificación de las propiedades mecánicas bajo
diferentes campos de tensión (dureza Vickers y fatiga Herziana de contacto monótonico) de aleaciones
de Mg-Zn-Y, que contienen estructuras ordenadas de apilamiento de largo período (LPSO en inglés
Long Period Stacking Ordered Structures). En este contexto, se estudiaron tres aleaciones diferentes
con distintas composiciones y temperaturas de extrusión (350 y 450°C). En primer lugar, se han
evaluado la microestructura y las propiedades mecánicas de las muestras pulidas (denominadas
muestras de referencia) mediante técnicas avanzadas de caracterización como la microscopía
electrónica de barrido, ensayos de macro y microindentación, etc. Posteriormente, la modificación
superficial se llevó a cabo mediante un proceso de arenado con partículas de alúmina de 110 µm de
tamaño promedio. Este proceso se realizó a diferentes presiones de trabajo (1, 3 y 5 bares) con el
objetivo de poder ver la repercusión de dichas presiones en las propiedades finales del material. La
rugosidad inducida durante dicho proceso se ha caracterizado mediante un perfilómetro de no
contacto y el efecto de endurecimiento inducido por el proceso de arenado se ha determinado
mediante ensayos de indentación a diferentes escalas.
Los resultados obtenidos en este TFM muestran que las aleaciones presentan tanto una fracción
volumétrica diferente de la fase LPSO como un tamaño de grano medio. Este fenómeno se debe
principalmente a su diferente composición y temperaturas de extrusión. Además, las propiedades
mecánicas en términos de dureza Vickers aumentan con la cantidad de la LPSO y disminuyen con el
incremento de la temperatura de extrusión. También se observó anisotropía, tanto microestructural
como mecánica, en términos de dureza entre las mismas muestras evaluadas en sección transversal
como longitudinal al proceso de extrusión. Posteriormente, se observó que la presión de arenado
afecta considerablemente la calidad superficial, tanto en términos microestructurales como
mecánicos. De hecho, la amplitud de la rugosidad aumentó con la presión de ensayo. Finalmente, se
encontró que el proceso de arenado mejora considerablemente las propiedades mecánicas
superficiales entre un 15 y un 50 % respecto al valor de las aleaciones de referencia.
The main goal of this Master’s thesis is to investigate the effect of microstructural surface modification
as well as the mechanical properties under different stress fields (Vickers hardness and monotonic
contact fatigue) of Mg-Zn-Y alloys, which contains Long Period Stacking Ordered Structures (LPSO).
Three different alloys with different compositions and extrusion temperatures (350 and 450°C) were
studied. First, the microstructure and mechanical properties of mirror-like polished samples (denoted
as reference samples) have been evaluated by advanced characterization technics such as Scanning
Electron Microscopy,macro- and microindentation tests, etc. Afterwards, the surface modification was
conducted by sandblasting with alumina particles of 110 m in average at different pressures (1, 3 and
5 bars). The roughness induced during the surface treatment process has been investigated by noncontact profilometer and the hardening effect induced by the sandblasting process has been
investigated by hardness tests at different length scales.
The microstructural results showed that the alloys had different volume fraction of LPSO phase and
average grain size due to their different composition and extrusion temperatures. Furthermore, the
mechanical properties in term of Vickers hardness increase with the amount of the LPSO phase and
decrease with the increase of the extrusion temperature. Besides, microstructural and hardness
anisotropy was observed between the plain view and the cross-section profiles due to the extrusion
process. Then, it was found that the pressure employed in order to superficially modify the superficial
roughness considerably affects the superficial quality in terms of microstructure and mechanical
properties. In fact, the amplitude of the roughness increased with the sputtering pressure. Finally, it
was found that the sandblasting process enhanced the hardness of the material surface from 15% to
50%.
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