REVISTA MEXICANA DE FiSICt\'¡S SUPLEMENTO 1,90-92 JUNIO 11)99

Efecto de la adición de estroncio sohre la mieroestructura en el compuestoAI.7 % peso Si- 10% yoI. SiC(p)

G. Gonzálcz R. y N.R. R('hollo Jo".

Instituto dc Im'cstigaciolles cn Materiales, U,Ei\'ersidad Nacional Al/lr1flOma de MexicoCirClfito E\/('f"ior s/n, Cd. U,li\'crsitaria, Apnrlrldo lH)sw! lO.3{)O, IJe!egaciún Coyolluín, 04510 México, D.F., Meúco

lA. Ciarl'Ía H.IJC¡J(lr1m/u'll1ode Illgcnicría QII(/IIicn MctaltilgiclI, Fncu!((/(/ dC'QII(miclI, U,li\'ersid(/d Naciollal Autánoma de Mexico

Ci"dad Ullil'crsitaria, DelegacitJn COYO(l('(ífl,04512 México, D. F., Mexico

Rct'ihido el 26 de fehrero de 1l.)~H; areplado el 27 de mayo de 1l)()H

Ellesll' ;l1'tÍl'ulo se rararteri/.ó lIlirroestrucluralmerlle al compuesto AI.79f., peso Si-IO(;;' vol, SiC(p) ron adiciones de estroncio por XRD ySEi\1-EDS Los esludios revelan la prescncia de AbSi2Sr. se discule 1<1rundún de esl;l rase sobre el efcclo hUlIlcclanle del estroncio sohre ell'IHnplll'st{1

1k.I'CI"il)/O/"('.': Compuestos de m:uri/lllct;ílica: microcstructura de aleacioncs AI-Si-Sr: agcnles hUlllcclantes; aluminio; carhuro de silicio

lt was cl1arartcrill'd Illc lllirnlSlrurlurc nI' the AI-7wI7r, Si~IO vol. SiC(p) cOrnposill' with Sr ;KliliollShy XRD amI SE\I-EDS tcchniques. Jt\Vas rCH:,alcdthe presclKe nf AbSi::!Sr phasc. A discussion is mmlc 011 lhe hasis nf lhe conelatioll hetwecn {his phasc ant.l Ihe improvcmcnl(Jf lile Ct)rnpIlSIICwl'ltahi lity.

;":C'PI'(irtl.l': \1ctalmalrix composilcS; microstructures of AI-Si-Cr alloys: welting agcnts: alurninium: silicon carbiúe

!'Aes: H1.20: XI-lO; M\.-lS.G

1. IntroduccilÍn

La 11Ulllcrtacit'lIl dl: las partículas ccral111CaS por un metallíquido e..; llllO tic los mayores prohlemas cn la elahoración de-cOlllpuestos tic lIlatri/. Il1ct<Ílica (MMCs) [1 J. La motivacióndel uso del Sr como agcnte hUITIectantc surge de la similitudquímica qUl: til'nl: este elemento con el f\.lg, el cual produ-ce mejoras l'n la hUlllcctaci6n entre la matriz y el refucrzoCll complIcstos Al-Si/SiC [2,~1; adicionalmcnte se sahe quea conccntraciol1cs pequeñas (desde 0.05%/p Sr, -por cientocn peso- dl: Sr) el cstroncio modillca al clItéctico formadoen la composiriónAI-7Cfr/p Si l4J, dicha modificación favo-r('ce la incorporación de partículas en la matriz 151. Se hanlI('\'ado a caho estudios de humectación en estos compucstoscon varias concentraciones de estroncio y se han ohservadomejoras cn ('1 ~íngulo de contaclo del SiC por el Al. cuanti-tativamcntc similarcs a las del Mg pero con concentracioneslllucho mcnores [:11. En cste trahajo sc cstudia el efecto lidSr sohr(' la micro~strllctura del compuesto por métodos me-¡alogr:itlcos y por difracciún de rayos X.

2. Pnu..'cdirnicnto cxpl'rilllcntal

Los l'Oll1pucstos se l'ahric,lnlll por inliltración en fasc líquidaasist ida P{)]" un Itlecall iSlllo de agitación [5]. Para ello se partióde la aleación A I~7(.:1,/pSi uti lizada como matriz, se fundieroncar~a" de I Kg a una tcmpcratura de nmoc, se adicionó elSr Cll ¡"orilla de aleación maestra Al-I orx'/p Sr y se agr('garon

gradualmcnte las panículas d(' SiC (Iamailo promedio 38,1111)precalenladas a -l5()OC en un porcentaje en volumen de 10£7(1.Posteriormcntc se agitó la lIluestra a aproximadamente 1000r.p.m. durante 5 minutos y se desgasiticó cl compuesto conflujo ICllto de Al' por I minuto antes dc efectuar la colada.Se fahricaron compuestos con dos composiciones, uno conO.OS'.:? /p Sr y olro con I.fYk/p Sr. finalmente se procedi6 aStl preparaci6n lIlela!ogdtlca.

La caractcrización microestructural se efectuó por me-dio de microscopía ('¡ptica (MO) y por microscopía de ha-rrido (f\.lEB); cl an,íIisis de fases cristalinas se efectuó por di-fracción de rayo..; X, se realizaron análisis de tipo elcmental(EDS) en lonas cercanas a la interfase metal-c('r<Ímico.

3. Resultados

Se cfectuú lln~ primera identificación de los microconstitu-ycntcs por MO tanto en la Illuestra con O.05Cfi-/p Sr como enla de I flr,/p Sr, de acuerdo a lo predicho en el diagrama defase hinario Al-Si [4] se idcntilicaron: la fase n. en su for-ma dendrítica y la fase de Si l1l()dific~da en forma glohularen el eutéctico; esta tíltima favorece la incorporación de lasp<lnícuJ;¡s;¡ la matri/, evitando que éstas sc aglomeren [21.

Se identificó, por la técnica (EDS). la compnsici6n ele-mcntal de estas fases ya antes descritas en la literatura 16,71.Para la lIlucstra con I (/r;/p Sr se idelllificó una fase más, pre-cipitada preferentemente ccrca de las panículas (ver Fig. 1).

EFECTO DE LA ADICIÓN DE ESTRONCIO SOBRE LA ~lICI{(JESTRUCTURt\ EN EL COi\lPUESTO AI-7% PESO Si-IOIf{ VOL. SíC(P) 91

600

~ 400

~Z.¡¡¡e~.~ 200

o

10 20 30

•

40

•

2850 60 70 80

¡:[(j(IIU l. f\licrografía por MEB (modo de electrones retrodisper~sados) de las fases presentes en la muestra con I%/p Sr, elltéclicomodificado de Al y Si Yde una fase rica en Sr.

l-"l(iURA 2. t\l"pco e1emenlal por rayos X (MEB) de la mueslra con1'711pSr mostrando la localización de fase rica en Sr.

Se efectuó UIl mapeo por rayos X sobre esta fase y sedetect6 gran ahundancia en Sr (ver Pig. 2). El an~ílisis semi-cuantitativo reveló una re!ación cstequiométrica próxima a lafase AI1Si1Sr.

La presencia de la fase AI2Si2Sr tamhién se reveló en es-tudios por difracciún de rayos X. La Fig. 3 mueslra los picoscaracterísticos de las fases cristalinas presentes en el com-puesto.

Para la muestra con O.OS9Up Sr no se logró dl'tectarningún pico asociado a la presencia de la fase I\llSi2Sr, dehi-do prohahlelllente a la haja concentración en la que esta fasese ellCuentra presente.

4. DisclIsi6n

El erecto de la fase Al2Si2Sr con I.09Up Sr sohre la humec-tación el1el compuesto resulta poco claro. La fase AI1Si2Sr.

FI(;lJRA J. ESPl'Clro de difracción de rayos X de la muestra con19Up Sr mostrando la presencia de la fase AI'2Si2Sr.

a diferencia de la espinela f\.lgAI20" en el caso del compues-to con adiciones de f\.lg. 110 se precipita uniformemente alre-dedor de las panículas sino que forma cristales muy aisladosgeneralmente cerca de las partículas dc SiC. La formación dela fase AI2Si]Sr en el compuesto es predicha por el diagramaternario Al-Si-Sr en equilihrio.

Si la mejora ell la humectahilidad del compuesto debidaal estroncio provocara una disminución de la energía inter-facial partícula-matriz, la formación de estos cristales parecesuperllua y sin erecto sobre dicha mejora en la humectahili-dad y representaría únicamente una precipitación de la solu-ción sobresaturada alfa.

Esto sería compatihle con resultados de la literatura [4],en los que se ha ohservado que el 6ptimo en esta mejora sepresenta con adiciones alrededor del 0.1O%/p Sr en el com-puesto. Es decir, al aumentar más all<Ídel rorcenl<~ie citado.el contenido de estroncio no tiene inlluencia sohre la humec-tahilidad del compuesto.

5. Conclusioues

Este estudio discute la inexistencia de una correlación entrela presencia de la fase Al2Si1Sr y la Illejoraen la hUlllcctabili-dad en compuestos AI-79Up Si-I 0% \'01. SiC(p): esla mejoraha sido estahlecida por estudios anteriores para concentra-ciones relativamente pequeñas de estroncio pero sin atrihuirninglín responsable.

La fase AI2Si2Sr tiende a precipitarse en cristales aisla-dos sohre las partículas de SiC.

Resulta necesario reali/.ar estudios rmís detallados paraasegurar la presencia de l~lses ricas en Sr en la interface aconcentraciones menores al O.05(7c/pde estroncio.

6. Agradccinticntos

Los autores agradecen el apoyo técnico hrindado por la I.Q.Leticia Baños Lópel..

1«'1'. ,Hex. F(s. 45 SI (1999) 90-92

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