La aleación mecánica ( MA ) es una técnica de procesamiento de polvo y de estado sólido que implica la soldadura en frío repetida , la fractura y la resoldadura de partículas de polvo mezcladas en un molino de bolas de alta energía para producir un material homogéneo. Originalmente desarrollado para producir superaleaciones a base de hierro y níquel reforzadas por dispersión de óxido (ODS) para aplicaciones en la industria aeroespacial, [1] MA ahora ha demostrado ser capaz de sintetizar una variedad de fases de aleación de equilibrio y no equilibrio a partir de polvos elementales o prealeados mezclados. [2]Las fases de no equilibrio sintetizadas incluyen soluciones sólidas sobresaturadas, fases cristalinas y cuasicristalinas metaestables, nanoestructuras y aleaciones amorfas. Una consideración que debe evitarse es la contaminación por polvo.
Mezclas de metales
La aleación mecánica es similar al procesamiento de polvo metálico, donde los metales se pueden mezclar para producir superaleaciones . La aleación mecánica se produce en tres pasos. Primero, los materiales de aleación se combinan en un molino de bolas y se muelen hasta obtener un polvo fino. Un prensado isostático en caliente de proceso (HIP) se aplica entonces a la vez compresa y sinterizar el polvo. Una etapa final de tratamiento térmico ayuda a eliminar las tensiones internas existentes producidas durante cualquier compactación en frío que pueda haberse utilizado. Esto produce una aleación adecuada para álabes de turbinas de alta temperatura y componentes aeroespaciales .
Diseño
Los parámetros de diseño incluyen el tipo de molino, recipiente de molienda, velocidad de molienda, tiempo de molienda, tipo, tamaño y distribución del tamaño del medio de molienda, relación en peso de bola a polvo, grado de llenado del vial, atmósfera de molienda, agente de control del proceso, temperatura de molienda, y la reactividad de la especie.
Proceso
El proceso de aleación mecánica implica la producción de partículas de polvo compuesto mediante:
- Utilización de un molino de alta energía para favorecer la deformación plástica necesaria para la soldadura en frío y reducir los tiempos de proceso
- Utilizando una mezcla de polvos elementales y de aleación maestra (esta última para reducir la actividad del elemento, ya que se sabe que la actividad en una aleación o un compuesto podría ser órdenes de magnitud menor que en un metal puro)
- Eliminar el uso de agentes tensioactivos que producirían polvo pirofórico fino y contaminarían el polvo.
- Depender de una interacción constante entre la soldadura y la fracturación para producir un polvo con una estructura interna refinada, típica de los polvos muy finos producidos normalmente, pero con un tamaño de partícula general relativamente grueso y, por lo tanto, estable.
Molienda
Durante la molienda de alta energía, las partículas de polvo se aplanan repetidamente, se sueldan en frío, se fracturan y se vuelven a soldar. Siempre que chocan dos bolas de acero, queda algo de polvo atrapado entre ellas. Normalmente, durante cada colisión quedan atrapadas alrededor de 1000 partículas con un peso agregado de aproximadamente 0,2 mg. La fuerza del impacto deforma plásticamente las partículas de polvo, lo que lleva al endurecimiento por trabajo y la fractura. Las nuevas superficies así creadas permiten que las partículas se suelden entre sí; esto conduce a un aumento del tamaño de las partículas. Dado que en las primeras etapas de la molienda, las partículas son blandas (si se usa una combinación de material dúctil-dúctil o dúctil-quebradizo), su tendencia a soldarse y formar partículas grandes es alta. Se desarrolla una amplia gama de tamaños de partículas, algunas tan grandes como tres veces más grandes que las partículas iniciales. Las partículas compuestas en esta etapa tienen una estructura en capas característica que consta de varias combinaciones de los componentes de partida. Con la deformación continua, las partículas se endurecen por el trabajo y se fracturan por un mecanismo de falla por fatiga y / o por la fragmentación de las escamas frágiles.
Referencias
1. Bhadeshia, HKDH Recristalización de superaleaciones prácticas a base de hierro y níquel aleadas mecánicamente, Mater. Sci. Ing. A223, 64 a 77 (1997)
- ^ HKDH Bhadeshia, Aleaciones prácticas de ODS, Ciencia e ingeniería de materiales A, 223 (1997) 64-77
- ^ Suryanarayana C. Aleación mecánica y fresado , Progreso en ciencia de materiales 46 (2001) 1-184
- ^ Suryanarayana, C (enero de 2001). "Aleación y fresado mecánico". Progreso en ciencia de materiales . 46 (1–2): 1–184. doi : 10.1016 / S0079-6425 (99) 00010-9 .
- ^ Demetrio, Ketner (2011). Criomolizado y sinterización por plasma de chispa de aleación de aluminio 2024 . Universidad de Trento.
2. PR Soni, Aleación mecánica: fundamentos y aplicaciones, Cambridge Int Science Publishing, 2000 - Ciencia - 151 páginas.
enlaces externos
- Aleación mecánica , información completa de la Universidad de Cambridge.