Índice de calidad de una aleación de aluminio tipo A319

Torres González, Rubén (2007) Índice de calidad de una aleación de aluminio tipo A319. Maestría thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

La presente investigación se realizó con el objetivo de evaluar el índice de calidad que puede obtenerse al variar las condiciones de tratamiento térmico, la velocidad de enfriamiento y la composición química de una aleación de aluminio tipo A319, así como el de correlacionar los valores de los parámetros térmicos y de la estructura que conducen a la mejora en el valor de Q. Se llevó a cabo un monitoreo térmico del proceso de solidificación en aleaciones con diferentes niveles de concentración de Fe, Cu y Sr, sometidas a cuatro velocidades de enfriamiento. Una vez obtenidas las aleaciones y habiendo variado su velocidad de solidificación, se realizó la caracterización química y microestructural, se obtuvieron probetas para realizar ensayos mecánicos de tensión en condiciones de vaciado y de tratamiento térmico T7. El análisis térmico se realizó por medio de la interpretación de la curva de enfriamiento resultante y su derivada. La caracterización química comprendió la obtención de análisis químicos a las alturas del producto vaciado que fueran equivalentes a las velocidades de enfriamiento obtenidas durante el registro térmico. Por lo que respecta a la caracterización microestructural, ésta se llevó a cabo empleando las técnicas de microscopia óptica, estereográfica y electrónica de barrido. La técnica de microscopia óptica se utilizó para cuantificar el espaciamiento interdendrítico secundario, el nivel de modificación, el grado de microporosidad y para analizar las fases intermetálicas que se presentaron; mientras que la técnica de microscopia estereográfica con luz polarizada fue empleada para cuantificar el tamaño de grano en cada probeta, la técnica de microscopia electrónica se empleó para verificar las composiciones químicas de las fases intermetálicas detectadas mediante el análisis semicuantitativo puntual. En cuanto a los ensayos mecánicos de tensión, se realizaron a temperatura ambiente en probetas cilíndricas con extremos roscados, según la norma ASTM B-557, con la finalidad de obtener la elongación a la fractura y la resistencia mecánica de las aleaciones para cada situación de la matriz experimental y emplear los valores de estos parámetros en la ecuación empírica propuesta por Drouzy y obtener la magnitud del índice de calidad Q para cada situación. Se concluye que los valores de los parámetros característicos que se obtienen de la aplicación de la técnica de análisis térmico durante la solidificación de las aleaciones Al-Si permiten predecir el grado de refinamiento de la estructura y el nivel de modificación del eutéctico Al-Si y que el grado de refinamiento que presenta la estructura de las aleaciones, representado por una reducción del tamaño de grano y del espaciamiento de los brazos dendríticos secundarios, está en función del valor de la velocidad de enfriamiento que se presenta durante la solidificación. Se determinaron dos valores del parámetro d, perteneciente a la ecuación de Drouzy, para una concentración de 3.4 y 2.4% en peso de Cu, respectivamente. Se encontró que de las aleaciones experimentales en condiciones de vaciado, la aleación que es más susceptible a la velocidad de enfriamiento y, por lo tanto, que obtiene valores más altos de Q corresponde a la aleación con bajo contenido de Cu y Fe sin modificación del eutéctico Al-Si, aleación D, y cuando las aleaciones experimentales son sometidas a tratamiento térmico, la aleación J es la que presenta un valor mayor de Q y corresponde al tratamiento de solución de 490C durante 6 hrs y una temperatura de envejecido de 230C durante 4 hrs. Actualmente se está llevando a cabo un trabajo paralelo al presente con el objetivo de correlacionar las propiedades mecánicas a la tensión y la dureza obtenida de la aleación en condiciones de vaciado y de tratamiento térmico T7 con la velocidad de enfriamiento a que son sometidas las aleaciones experimentales elaboradas.

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