Estudio de la formación, sinterización y propiedades de los compuestos intermetálicos fexcoy, fexniy y coxniy y su aleación con ag, mediante el proceso de aleación mecánica

Abstract

En el presente trabajo, se estudia la formación, sinterización y propiedades de los compuestos intermetálicos FexCoy, FexNiy y CoxNiy y su aleación con Ag, mediante el proceso de aleación mecánica. Para ello se describe el proceso de formación de aleación de estos compuestos intermetálicos y de los compuestos inmiscibles, y su consolidación mediante tratamiento térmico de sinterización, relacionando la microestructura con las propiedades de los materiales. Además se determinó el tamaño promedio de grano, su morfología, los principales microconstituyentes presentes en las muestras y la miscibilidad de Ag en el sistema. Para tal fin se contó con diferentes técnicas de caracterización: Difracción de Rayos X (DRX), Microscopía Electrónica de Transmisión (MET) y Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) con microanálisis químico por Espectroscopia de rayos X por dispersión en la energía (EDS). Asimismo, se determinó la microdureza Vickers con el objetivo de establecer relaciones entre la microestructura y las propiedades obtenidas. El proceso de aleación mecánica consiste en someter mezclas de polvos elementales o prealeados a altas fuerzas de impacto compresivas en molinos de bolas de alta energía. Toda esta alta energía de molienda que se genera debido al impacto de las bolas contra las paredes del vial hace reducir considerablemente el tamaño de partícula de los polvos y lograr el proceso de formación de aleación. El proceso se realiza a temperatura ambiente y bajo una atmósfera inerte. El procedimiento experimental está constituido por tres etapas. La primera etapa en donde se estudia el proceso de formación de aleación con tiempos de molienda de 1, 3, 5, 10 y 25 h para los diferentes compuestos con relaciones atómicas de 50:50, 70:30 y 30:70, a través de un molino de bolas de alta energía y mezclados previamente en una túrbula por 1h, y su posterior aleación con plata en proporciones de 5, 20 y 60% procesados con un tiempo de molienda de 10 h. Una segunda etapa correspondiente al tratamiento térmico de sinterización de todas las aleaciones obtenidas en la etapa anterior, y por último, la evaluación de las propiedades (microdureza Vickers) de las muestras, con el propósito de establecer relaciones estructura – propiedades.Se concluyó, que el proceso de aleación mecánica provee un camino importante para la obtención de compuestos intermetálicos y polvos aleados con una disminución considerable del tamaño de grano hasta llegar a producirse tamaños nanométricos, de acuerdo al tiempo de molienda. La sinterización resultó de una cierta consolidación de partículas, crecimiento de grano e inmiscibilidad en todos los sistemas al alearlos con Ag. Además, a medida que aumenta el contenido de Ag, se observó una disminución de poros para todas las aleaciones de los tres sistemas estudiados, al igual que una disminución en la concentración de óxidos, ya que la Ag protege los granos del material impidiendo la oxidación. Se obtuvo una microestructura formada por islas de los compuestos rodeados por regiones ricas en Ag, para altas concentraciones de Ag, lo cual es una microestructura deseada para propiedades magnéticas. El efecto de la Ag también se observó en las medidas de propiedades mecánicas, ya que su alta ductilidad produce una tendencia a disminuir la dureza.