Efectos de la deformación mecánica sobre compuestos de matriz de aluminio tratados térmicamente

Abstract

A novel aluminum matrix composite reinforced with ceramic particles of AlB2 obtained through a cast process at temperatures below 800°C using commercial alloys of aluminum-boron (5 wt%. B) and aluminum-copper (33.2 wt%. Cu) was characterized. The effects of cold work prior to aging on precipitation hardening were studied using a mixture design experiment combined with split-split plot experiment. Statistical models for the hardness of the composite were produced showing an increase in hardness of the composite due to cold work and aging process as well as higher levels of boron and copper. The aging treatment effect is proportional to the amount of copper present in the material, confirming that hardness and mechanical strength can be adjusted by a combination of cold work and heat treatments. The microstructural analysis showed a good distribution of reinforcements and revealed a pattern of grain subdivision by deformation. Tensile tests were performed to corroborate the results and a dynamic strain aging behavior was observed in a solutionized sample. Finally the fracture surface was analyzed using SEM and optical microscopy, which showed that the predominant failure mode is a combination of brittle and ductile fracture.

Fue caracterizada una nueva serie de compuestos de matriz de aluminio reforzados con partículas cerámicas de AlB2 obtenidos mediante un proceso de colada a temperaturas inferiores a los 800°C, a partir de aleaciones comerciales de aluminio-boro (5% en peso de B) y aluminio-cobre (33.2% en peso de Cu). Los efectos de la deformación plástica y tratamientos de envejecido fueron estudiados haciendo uso de un diseño de experimento tipo mezcla combinado con split-split plot. Se generaron modelos estadísticos para la dureza del compuesto observando un incremento en la dureza del compuesto debido a los procesos de deformación y de envejecido así como a los altos niveles de boro y cobre. El efecto del tratamiento térmico es proporcional a la cantidad de cobre presente en el material, confirmando que la dureza y resistencia mecánica pueden ser ajustadas usando combinaciones de tratamientos térmicos y deformación plástica. El análisis de microestructura mostró una buena distribución de los refuerzos y revelo un patrón de subdivisión de grano por deformación. Ensayos de tensión fueron realizados para corroborar los resultados y fue observado un comportamiento de envejecimiento dinámico por deformación para una muestra solubilizada. Finalmente se hizo un análisis de fractura usando SEM y microscopio óptico, determinándose que el tipo de falla predominante es una combinación de fractura frágil y dúctil.