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Sistemas multicomponentes Al-Co-Cr-Cu-Fe-Mo-NiTi producidos por aleado mecánico: microestructura y propiedades mecánicas
CYNTHIA DEISY GOMEZ ESPARZA
ROBERTO MARTINEZ SANCHEZ
JOSE MARTIN HERRERA RAMIREZ
Acceso Abierto
Atribución
En esta tesis se empleó la técnica de aleado mecánico para producir una serie de aleaciones multicomponentes. Se partió desde un sistema binario, combinando en porcentaje equiatómico Al, Co, Cr, Cu, Fe, Mo, Ni y Ti. Los tiempos de molienda fueron 0, 10, 20 y 30 h, utilizando un molino de alta energía. Las muestras con tiempo de molienda de 10 h fueron seleccionadas para someterlas a un proceso de sinterización convencional a 1200 C durante 3 h en vacío. De esta manera se obtuvieron muestras consolidadas, todas conteniendo una base de Ni-Co-Al-Fe, combinando Cr, Cu, Mo y Ti para dar lugar a la formación de 8 aleaciones multicomponentes: NiCoAlFeCu, NiCoAlFeCuCr, NiCoAlFeCuCrTi, NiCoAlFeCr, NiCoAlFeTi, NiCoAlFeTiCr, NiCoAlFeMo y NiCoAlFeMoCr. Los cambios estructurales y microestructurales debido al aleado mecánico, así como los ocurridos en los productos sinterizados, fueron estudiados mediante difracción de rayos X y microscopía electrónica. Los patrones de difracción de rayos X revelaron la presencia de una mezcla de fases nanocristalinas con estructuras BCC y FCC en los productos molidos. En los productos sinterizados, se observó la formación de fases diferentes para cada sistema, que depende en gran medida de los elementos de aleación. La dureza de las muestras consolidadas fue evaluada mediante la prueba de microdureza Vickers. Los valores promedio de la microdureza indicaron que las aleaciones con mayor dureza son las que contienen Mo, NiCoAlFeMoCr con 980 ± 83 HV seguida de NiCoAlFeMo con 915 ± 71 HV. Después del proceso de sinterización, los elementos de aleación no se distribuyeron homogéneamente y formaron diferentes regiones observadas en la microestructura representativa. Por microscopía electrónica de barrido se observó la formación de al menos dos fases en cada aleación, así como la presencia de finos precipitados, algunos en escala nanométrica. Ensayos de nanoindentación fueron llevados a cabo para identificar los valores de las propiedades mecánicas locales de las fases individuales formadas en las aleaciones multicomponentes de estudio, que dependen fuertemente de la composición química, la cual fue determinada mediante microscopía electrónica de transmisión. Se identificó una solución sólida BCC tipo Fe de alta dureza, que se encuentra presente en todas las aleaciones sinterizadas, la cual contiene altas concentraciones de Ni, Al y Co; sin embargo, se observó en algunas aleaciones la formación de soluciones sólida
The mechanical alloying technique was employed to produce series of multi-component systems alloys. It started from a binary system, combining in equiatomic percentage Al, Co, Cr, Cu, Fe, Mo, Ni and Ti. Milling times were 0, 10, 20 and 30 h, and experiments were performed in a high energy ball mill. Samples with milling time of 10 h were selected and subjected to a conventional sintering process at 1200 C for 3 h in vacuum. A total of 8 consolidated multi-component systems were obtained, all of them containing a base of 4 elements (Ni, Co, Al and Fe) and combining Cr, Cu, Mo and Ti: NiCoAlFeCu, NiCoAlFeCuCr, NiCoAlFeCuCrTi, NiCoAlFeCr, NiCoAlFeTi, NiCoAlFeTiCr, NiCoAlFeMo y NiCoAlFeMoCr. The structural and microstructural changes due to mechanical alloying process, as well as those in the sintered products were studied by X-ray diffraction and electron microscopy. X-ray diffraction patterns revealed the presence of a mixture of nanocrystalline solid solutions with BCC and FCC structures in as-milled products. In the sintered products, a different response in the formation of phases for each system is observed, which strongly depends of the alloying elements. The hardness of the consolidated samples was evaluated by Vickers microhardness testing. The average microhardness values indicate that greater hardness alloys are those containing Mo, NiCoAlFeMoCr with 980 ± 83 HV followed by NiCoAlFeMo with 915 ± 71 HV. After sintering, the alloying elements were not uniform distributed and different regions were observed in the representative microstructure. Scanning electron microscopy observations show the formation of at least two phases in each alloy, and the presence of fine precipitates, some of them in nanoscale. Nanoindentation tests were conducted to identify the values of the local mechanical properties of the individual phases formed in the studied alloys, which strongly depend on the chemical composition, which was determined by transmission electron microscopy. A high hardness BCC Fe-type solid solution, with high Ni, Al and Co content, was identified in all sintered samples. Nonetheless, in some alloys the formation of solid solutions with tetragonal structures is observed. The tetragonal solid solutions reach the greatest hardness values.
2013-11
Tesis de doctorado
Español
QUÍMICA FÍSICA
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