Thermomechanometric study of AI-Cu-B composites reinforced with diboride particles

Abstract

Al-Cu composites reinforced with diboride particles were fabricated by gravity casting. A thermomechanical analysis (TMA) system allowed studying hardness and creep behavior of the composites. The composite hardness was investigated at 300ºC and 1N of compressive load. The results showed that Brinell hardness at room and high temperature presented a similar behavior: as boron concentration in the composite increases (more diboride particles) hardness increases as well. The composite compressive creep behavior was investigated at 400ºC and 500ºC under three loads (1N, 0.7N and 0.5N). The results showed that the compressive creep resistance of Al2.5%Cu-4%B was better compared with the Al-2.5%Cu-0%B (alloy without reinforced) demonstrating the effectiveness of the reinforcing particles. Secondary creep rates (ε) observed in the composites are smaller when higher concentration of reinforcements were present. The stress exponent revealed on the material was close to 3 for all concentration; in which viscous slip deformation plays an important role in the creep deformation. The computed activation energy for creep revealed a different behavior compared to most metal matrix composites.

Compuestos de Al-Cu reforzados con partículas de diboruro AlB2, fueron fabricados mediante el método de fundición por gravedad. Los estudios de dureza y deformación a altas temperaturas se realizaron en un analizador termomecánico (TMA). El estudio de dureza se investigó a 300ºC y una carga de 1N. Los resultados mostraron que la dureza Brinell a alta temperatura y a temperatura ambiente (25ºC), presentaron un comportamiento similar: a medida que aumentaba la concentración de boro (más partículas de diboruro), la dureza en ambas temperaturas aumentaba también. La deformación por compresión se investigó a 400ºC y 500ºC y bajo tres cargas (1N, 0.7N y 0.5N). Los resultados mostraron que la resistencia a la deformación por compresión del Al-2.5%Cu-4%B fue superior en comparación con la del Al-2.5%Cu0%B (aleación sin refuerzo). La velocidad de deformación (ε) observada en nuestro material, disminuye cuando mayor concentración de refuerzos están presentes. La energía de activación para la deformación mostró un comportamiento diferente al esperado para un compuesto de matriz metálica.