OBJETIVO: Evaluar y medir el efecto sobre lamicrodureza y comportamiento de precipitación dela combinación de diferentes mecanismos defortalecimiento (solubilización solida, deformaciónplástica por laminación y formación deprecipitados) sobre dos aleaciones con diferenteconcentración de Cu/Mg y valor de deformaciónplástica.METAS:❑ Fabricar mediante un proceso de fundición y

laminación dos aleaciones con una diferenteconcentración de elementos aleantes Cu/Mg(3.18 y 2.48 respectivamente) y un valorporcentual diferente de deformación plásticapara cada uno (0, 5 y 15).

❑ Preparar por cada variante un total de 8muestras y someterlas a un proceso térmico desolubilización y envejecimiento artificial. Lostiempos de envejecimiento serán de 30, 60, 300,600, 3000 y 6000 minutos respectivamente.

❑ Preparar la totalidad de las muestras paraevaluación de microdureza Vickers, elaborandouna curva de durezas con dichos valores.

❑ Llevar a cabo un estudio de caracterizaciónmediante rayos X y microscopia electrónica detransmisión sobre las muestras con valor enmicrodureza de Vickers más altos.

“Influencia de la deformación plástica y la relación en peso de Cu / Mg sobre los mecanismos

de fortalecimiento y el comportamiento de precipitación de las aleaciones de aluminio AA2024"Presenta: Héctor Alejandro Díaz Sotelo 1 M.C. Marco Antonio Ruiz Esparza 2 Dr. Carlos Gamaliel Garay Reyes 2 Dr. Roberto Martínez Sánchez 2

1 Universidad Politécnica de Chihuahua.

Ingeniería Mecánica Automotriz

Av. Téofilo Borunda No. 13200 Col. Labor de Terrazas, Chihuahua, Chih. C.P. 312202 Centro de Investigación en Materiales Avanzados, S.C.

Departamento Metalurgia e integridad estructural / Lab .14 “Aleado Mecánico”

Miguel de Cervantes 120, Complejo Industrial Chihuahua, 31136. Chihuahua, Chih., México

Agradecimientos:• Dr. Hansel Manuel Medrano Prieto• M.C. José Manuel Mendoza Duarte [Estudiante de Doctorado en Ciencia de los Materiales]• M.C. Gustavo Rodríguez Cabriales [Estudiante de Doctorado en Ciencia de los Materiales]• M.C. Raúl Armando Ochoa Gamboa [Técnico de Microscopio electrónico de transmisión]• M.C. Karla Campos Venegas [Técnico de Microscopio electrónico de barrido]• M.C. Carlos Elías Ornelas Gutiérrez [Técnico de Microscopio electrónico de transmisión]• M.D. Ernesto Guerrero Lestarjette [Técnico de difractómetro de rayos X]

1 0 0 n m CIMAV

nanotech Mexico

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200 nm

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Fundición en horno dealeaciones a 740°C ymodificadas con adiciónde Mg.

Desgasificación con Argóna 20 psi usando propela degrafito con velocidadangular de 490 rpm. Seañade como refinador degrano 0.33 gr de Al-5Ti-1B

Horno de envejecimiento contemperatura de 195°Cseguido de enfriamiento conagua a temperaturaambiente.

Microdureza de Vickersmedida utilizando unindentador con 20medidas por muestra a300g de carga y 10 s defijación.

Figura 1: Microdureza de Vickers contra tiempo de envejecido en las diferentes muestras.

Figura 2: Patrones de difracción de Rayos X en las 4 muestras con mayor valor de microdureza.

Caracterización con apoyo demicroscopia electrónica detransmisión (TEM) calibradoa 200 kV.

Figura 3: Fotografías representativas de precipitados obtenidas en TEM de muestras con pico de microdureza, en la esquina superior derecha se agrega, además, eje de zona y su correspondiente área seleccionada de patrón de difracción (SAED). a) Aleación 1 con eje de zona [001] b) Aleación 2 (bajo nivel de Cu/Mg)

deformación 5% con eje de zona [112] c) Aleación 2, deformación 15% con eje de zona [112].

▪ El valor de la microdureza en la aleación de experimentación (AA2024), se veacrecentado por la interacción entre los diferentes mecanismos de fortalecimiento comomuestra la figura 1.

▪ Los precipitados de la aleación 2 representan el principal mecanismo de endurecimientode la aleación estudiada.

▪ El comportamiento de los precipitados (figura 2), está directamente influenciado por larelación Cu/Mg y la deformación plástica en la forma de densidad y tamaño de dichosprecipitado en la matriz.

▪ El valor de la densidad del numero de precipitados en la aleación 2 con deformación al15% es más alto que en la aleación 1 (sin deformación) o en la aleación 2 condeformación al 5 % como se aprecia en la figura 3c. Adicionalmente se observa unmenor tamaño en los precipitados en comparación a las otras dos muestras.

Bibliografía:[1] D.R. Askeland, Ciencia e ingeniería de los materiales, 3era ed., International Thomson Editores.[2] S. H. Avner, Introducción a la metalurgia física, 2da ed., México: McGraw-Hill, 1995.

20 40 60 80 100 1200

1000

2000

3000

4000

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Aleación 1 300 min

Aleación 2 300 min

Aleación 2 5% DP 60 min

Aleación 2 15% DP 60 minAl2CuMg

Al2Cu

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Caracterización condifractómetro de rayos X.Operación a 40 kV y 35 mAusando radiación Cu Kα(λ=0.15406 nm).

Laminado y deformaciónplástica de muestras,posterior al tratamientotérmico de solubilización a495°C por 300 min,inmediatamente despuésenfriamiento en agua a60°C.

1 10 100 1000 10000

100

120

140

160

180

200

+ Endurecimiento por precipitados

Endurecimiento por solubilización solida

+ Endurecimiento por deformación

plastica (DP)

Aleación 1 15 % DP

Aleación 2 15 % DP

Aleación 1 5% DP

Aleación 2 5% DP

TTS

HV

0.3

Envejecido (min)DP

Aleación 1

Aleación 2

Siendo el segundo elemento más abundante sobre la tierra, las aleaciones de aluminio se han convertido en uno de los materiales mayormente usados en laingeniería mecánica de la actualidad. Debido a que el aluminio puro no presenta muchas características provechosas para las aplicaciones ingenieriles, como elfuselaje de un avión o el bloque de un motor automotriz, es aleado con otros elementos para mejorar sus propiedades. Una de las aleaciones más populares, porsus características como alto índice de resistencia especifica, alta resistencia a la corrosión y alta conductividad (térmica y eléctrica), es la aleación aluminioAA2024[1-2].Esta aleación ha respondido muy bien a los diferentes procesos de endurecimiento [1], sin embargo aun cuando se han estudiado durante varios años y de maneraindividual, la variación de elementos aleantes o el valor de la deformación plástica como influencia en el comportamiento de precipitación, existen pocos estudiosde la combinación de dichas variantes; siendo el propósito de este trabajo la evaluación del anterior efecto combinado.