Resumen

La aleación AlCu3 se examinó con el análisis térmico triple simple (TETA), el análisis térmico simultáneo (STA), la simulación informática mediante el programa Thermo-Calc y con los análisis metalográficos. Se determinó la energía de solidificación y de fusión de la fase primaria y de la fase eutéctica, así como la energía de precipitación de Al₂Cu, que se desprenden claramente de las curvas del análisis térmico simultáneo.

INTRODUCCIÓN

Durante la solidificación en equilibrio, todas las fases precipitadas se encuentran en estado de equilibrio. Pero cuando el enfriamiento y la solidificación son muy rápidos (estado de no-equilibrio), el equilibrio no se alcanza y algunos elementos permanecen atrapados en fases individuales. En determinadas condiciones puede producirse precipitación a partir de soluciones sólidas, lo que endurece la aleación [1]. La propiedad esencial del sistema de aleación que endurece por precipitación es una solubilidad sólida en equilibrio dependiente de la temperatura, caracterizada por el aumento de la solubilidad con el aumento de la temperatura [1].

Precipitación en aleaciones de aluminio-cobre

Si una aleación con una composición de Al-3 % en peso de Cu se calienta a una temperatura de unos 540 °C, todo el cobre se disolverá en la solución sólida como una fase α fcc estable, y al enfriar dicha muestra en agua no hay tiempo para que se produzca ninguna transformación, de modo que la solución sólida existente se mantiene principalmente sin cambios hasta la temperatura ambiente. La solución sólida está ahora sobresaturada de Cu y existe una fuerza impulsora para la precipitación de la fase θ de equilibrio, Al₂Cu.

En el caso de las aleaciones Al-Cu, la fase θ de equilibrio está precedida por las fases θ´´ y θ´. El proceso de precipitación total tiene lugar en la siguiente secuencia [2]:

α₀ → α₁ + GP → α₂ + θ´´ → α₃ + θ´ → α₄ + θ,

α₀ es la solución sólida original sobresaturada, α₁ es la composición de la matriz en equilibrio con las zonas GP, α₂ la composición en equilibrio con la fase θ´´, etc. [2, 3, 4]. Las fases de transición se forman porque tienen una barrera de energía de activación para la nucleación más baja que las fases de equilibrio [4, 5, 6].

EXPERIMENTAL

El objetivo de esta investigación era determinar cuánta energía se libera durante el envejecimiento de la aleación Al-Cu cuando se enfría a diferentes velocidades de enfriamiento. También se pretendía determinar la energía del proceso de precipitación tras diferentes periodos de envejecimiento natural.

La aleación Al-Cu se fabricó con bloques electrolíticos de aluminio de una pureza del 99,998 % en masa, y de cobre puro del 99,98 % en masa. Las aleaciones preparadas se fundieron en crisoles de grafito en un horno de inducción. Cuando se alcanzó la temperatura de 750 °C, la masa fundida se vertió desde el crisol de grafito a las tres celdas de medición (figura 1) [7, 8].

• Materias:Aleaciones Aluminio Análisis térmico Termodinámica
• Subjects:Alloys Aluminum Thermal analysis Thermodynamics
• Palabras claves:Aleaciones de aluminio; Termodinámica; Análisis térmico; Calorimetría diferencial de barrido (DSC); Precipitación
• Keywords:Al-alloys; Thermodynamics; Thermal analysis; Differential scanning calorimetry (DSC); Precipitation