Transformación de la microestructura y propiedades de la aleación Cu-Si-Co-Cr-Ni mediante la adición de B, Nb y Zr

Avila Salgado, Denis Ariel (2018) Transformación de la microestructura y propiedades de la aleación Cu-Si-Co-Cr-Ni mediante la adición de B, Nb y Zr. Maestría thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

Existe una gran variedad de aleaciones de cobre en la industria, entre las más utilizadas en la inyección de metales mediante cabezales de pistones por Die Casting, se encuentran las aleaciones de Cobre–Berilio, Cobre–Vanadio y Cobre–Titanio. Por los requerimientos cada vez más drásticos en el área de fundición se busca generar mejoras en aquellas aleaciones que de una u otra forma provocan un impacto positivo en la industria de inyección de metales, principalmente el aluminio y zinc. Es de suma importancia mencionar que la aleación existente en el mercado de Cobre–Berilio genera riesgos en la salud de los obreros, esto porque están expuestos a concentraciones dañinas de este metal, la principal causa es por la inhalación de polvos y vapores que desprende el berilio, los efectos pueden ser desde los trastornos pulmonares y beriliosis; es por ello que en este estudio se está optando por no usar el berilio y sustituirlo por otros elementos como ser el boro, niobio y zirconio, para que estos proporcionen características similares o mejores en cuanto a propiedades mecánicas y físicas. En la presente investigación se ejecutó el estudio de tres aleaciones base cobre , A1, A2 y A3 mediante la adición de elementos solutos como refinadores de grano y modificadores de la microestructura que contribuyen al refinamiento de granos durante la cinética de solidificación, y asimismo a la optimización de las propiedades. En función de cada elemento adicionado y tratamiento térmico aplicado se procedió a evaluar el comportamiento de las propiedades mecánicas y térmicas en condiciones de vaciado A1M1, A2M1 y A3M1, un tratamiento de solución a 925 °C en las muestras A1M2, A2M2 y A3M2, con tratamiento de envejecido uno a un tiempo de 30 min (TTE1) A1M3, A2M3 y A3M3, con tratamiento térmico de envejecido uno a un tiempo de 60 min A1M4, A2M4 y A3M4, con tratamiento térmico de envejecido uno a un tiempo de 100 min A1M5, A2M5 y A3M5, con tratamiento térmico de envejecido dos (TTS+TTE1(30 MIN) +TTE2) A1M6, A2M6 y A3M6, con tratamiento térmico de envejecido dos (TTS+TTE1(60 MIN) +TTE2) A1M7, A2M7, A3M7, con tratamiento térmico de envejecido dos (TTS+TTE1(180 MIN) +TTE2) A1M8, A2M8, A3M8 y A1M9, A2M9 y A3M9 en condición de envejecido uno a un tiempo de 180 min En las tres aleaciones modificadas se obtuvo que mediante la adición de los elementos refinadores se logró optimizar la dureza, estas presentaron un incremento significativo; siendo así la muestra A1M5 con tratamiento térmico de envejecido uno a 100 min la que experimentó los mejores resultados en optimización de dureza [HRB] con un valor de 100.7±0.57 HRB, reflejando un incremento del 14.7% respecto a la aleación base de referencia (CuSiCoCrNi) en condición de vaciado y un incremento de 9.22% con las aleaciones Cu-Be existentes en el mercado C17510 y C17530; cuyo valor es de suma importancia, ya que las aleaciones que están en el mercado experimentan una dureza que fluctúa entre 90 HRB y esta es alcanzada mediante la aplicación de tratamientos térmicos de solución y envejecido con extensos tiempos de duración. Respecto a la resistencia al desgaste y la pérdida de volumen, la aleación A2 fue la que experimentó los mejores resultados con un valor de 2.74mm3 en la muestra A2M5. Otro valor obtenido que es de suma importancia es la conductividad térmica en donde la muestra M5 de la aleación A2, está modificada mediante la adición del elemento Niobio, y fue la que presentó los mejores valores en cuanto a la optimización de la conductividad térmica.

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