Síntesis y Caracterización de Compósitos Al-Ni - ceiich-unam

Síntesis y Caracterización de Compósitos Al-Ni - ceiich-unam

Síntesis y Caracterización de Compósitos
Al-Ni3Al Aleados Mecánicamente
P.E. Hernández-Durán1. H. J. Dorantes-Rosales1. R. EsquivelGonzález2. F. Herrnández-Santiago3. C.T. Renero4.
1
Instituto Politécnico Nacional. ESIQIE-DIM, Apartado Postal 118-018. Admon. GAM, DF 07051,
México
2
Universidad del Valle de México campus Lomas Verdes, Naucalpan de Juárez Edo. México,
53220, México.
3
Instituto Politécnico Nacional. ESIME-Azcapotzalco, Av. Las Granjas 682, col. Santa Catarina DF
México.
4
Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México, Apartado Postal 20 364 01000,
México DF México.
*
P.E. Hernández-Durán; [email protected]
Palabras clave: Mechanical Alloying, Dynamic Compaction, Metal Matrix Composite.
Resumen. Se llevó a cabo la síntesis y caracterización de compuestos de matriz metálica
base aluminio (CMM-Al), reforzados con partículas nanocristalinas de Ni3Al obtenidas por
aleado mecánico (AM) a partir de los polvos elementales. El seguimiento de las
transformaciones de fase durante el proceso de AM y la consolidación dinámica por onda
de choque se efectúo mediante difracción de rayos-X (DR-X), microscopía electrónica de
barrido (MEB), microscopía electrónica de transmisión (MET) y mediciones de
microdureza Vickers. El estudio inició con la formación del intermetálico Ni3Al. El análisis
de DR-X y MET revelaron la presencia de una fase identificada como Ni3Al con estructura
fcc, así mismo, se observó la destrucción del ordenamiento de largo alcance (LRO)
ocasionado por el proceso de AM, ya que las reflexiones de superred (100) y (110) no
fueron identificadas ni observadas. Sin embargo, el análisis de calorimetría diferencial de
barrido mostró la estabilidad térmica del intermetálico Ni3Al. Los resultados de MEB
muestran la homogeneidad en el tamaño de partícula, la morfología y la composición
después de 1260 ks de molienda. Los compósitos Al-Ni3Al en fracciones de 2, 5 y 10 %
peso (1.05, 2.66 y 5.45% volumen, respectivamente) fueron mezclados mecánicamente. La
consolidación por onda de choque utilizando un cañón de gas, permitió retener la estructura
nanocristalina del intermetálico después del impacto con una presión de 1.6 GPa,
observándose una buena distribución del intermetálico en la matriz de aluminio sin
presentar descomposición de la fase intermetálica y solo un ligero crecimiento de grano
debido a la alta temperatura generada. Las densidades medidas de los compósitos fueron
alrededor del 87% de la densidad teórica. La dispersión de partículas intermetálicas de
Ni3Al en la matriz de Al, consiguieron aumentar la dureza del aluminio puro (27.96 ± 3
HV) a 95 HVN de acuerdo a este estudio. En general, el compósito Al-2%pesoNi3Al,
presentó la mejor distribución en la matriz, menor porosidad, menor agrietamiento, menor
difusión y crecimiento de partículas de Ni3Al.
Agradecimientos. Los autores deseamos agradecer al IPN, Laboratorio de Altas Presiones
del Instituto de Física-UNAM, CONACyT y COFAA por el apoyo otorgado a la
realización de este proyecto.
Referencias
[1] M. Rahimian, N. Ehsani, N. Parvin and H.R. Baharvandi. The effect of particle size,
sintering temperature and sintering time on the properties of Al–Al2O3 composites, made by
powder metallurgy. Journal of Materials Processing Technology 209 (2009) pp. 5387–5393.
[2] G. Abouelmagd. Hot deformation and wear resistance of p/m aluminium metal matrix
composites. Journal of Materials Processing Technology 155–156 (2004) pp.1395–1401.
[3] K.Wieczorek-Ciurowa and Gamrat. NiAl/Ni3Al-Al2O3 composite formation by reactive
ball milling. J. Therm. Anal. Cal. Vol. 82 (2005) 719-724.
[4] M.H. Enayati, et.al. The effect of milling parameters on the synthesis of Ni3Al
ntermetallic compound by mechanical alloying, Materials Science and Engineering, A pp.
809-811. Año 2004
[5] R.A. Varin, Structural and Functional Intermetallics- an Overview, Conf. FM´2000, 19
Oct. Warsaw, Abstracts p.1.
[6] P. Matteazzi and G. Le Caer, J. Am. Ceram. Soc., Vol 75 (1995) 2749.
[7] T.F. Grigorera, A.P. Barinova and N.Z. Lyaknhov, Russian Chem. Rev., Vol. 70 (2001)
45.
[8] D. Oleszak, J. Materials Science, Vol. 39 (2004) 5169.
[9] C.T. Liu, D.P. Pope, Ni3Al and its Alloys, in: J.H. Westbrook, R.L. Fleischer (Eds.),
Intermetallic Compounds, vol 2, Wiley, New York, pp. 17-47. Año 2000.
[10] C. Suryanarayana, Prog. Materials Science Vol. 46. Año 2001
[11]S. Boucetta, T. Chihi, B. Ghebouli and M. Fatmi. First-principles study of the elastic and
mechanical properties of Ni3Al under high pressure. Materials Science-Poland 1 Vol. 28
(2010)
[12] M. Lieblich, J.L Gónzalez-Carrasco and G. Caruana. Thermal Stability of an Al/Ni3Al
Composite Processed by Powder Metallurgy. Intermetallics 5 (1997) pp. 515-524.
[13] R.G. Esquivel, E.M. Orozco, C.T. Renero, D.V. Jaramillo. Dynamic compaction domain
(shock compaction energy vs r0/r) for a Fe-15 atromic % Cu nanometric alloy obtained by
mechanical alloying. J. Phys. IV France 110 (2003) pp. 803-808.
[14] Diffraction Cards EVA, PDF2006:03-065-0430, (l=0.15406 nm, Cu kα1) J. F. Hamilton,
Adv. Phys. 37, 359 (1988).