Effect of aging on mechanical properties of Al-8Si-8Fe-1.4V/SiCp composites

Efecto del envejecimiento en las propiedades mecánicas de los materiales compuestos Al-8Si-8Fe-1.4V/SiCp

En este estudio, los materiales compuestos de Al-8Fe-8Si-1.4V/SiC_p fabricados mediante el proceso de fundición por compresión se endurecieron por envejecimiento para estudiar la influencia del tratamiento térmico en las propiedades mecánicas, como la dureza, la resistencia a la flexión y el módulo de elasticidad. Las muestras de fundición se sometieron a sоlución sólida a 540 °C durante una hora, después se enfriaron en agua hasta alcanzar la temperatura ambiente, y finalmente se envejecieron a 190 °C durante 2, 4, 6, 8 y 10 horas para el ensayo de dureza y a 195 °C durante 2, 6 y 10 horas para la determinación de la resistencia a la flexión.

INTRODUCCIÓN

Las aleaciones de aluminio fundido se utilizan ampliamente para fabricar diversos productos de ingeniería debido a su ligereza y a su elevada relación resistencia/peso. Los principales elementos de aleación en las aleaciones de aluminio son Si, Cu, Zn, Mn, Cr y Ti. Estas aleaciones se utilizan hasta una temperatura de 453 K. Por encima de esta temperatura, las propiedades mecánicas se deterioran debido al engrosamiento de los precipitados. Un sistema de metales de transición Al tiene el potencial de soportar temperaturas relativamente altas y es probable que sea adecuado para su uso en los sectores aeroespacial y del automóvil. En particular, las aleaciones Al-Fe-Si-V han suscitado un interés considerable, ya que mantienen la resistencia a temperaturas más elevadas que otras aleaciones del sistema Al-Fe-X. Las excelentes propiedades mecánicas a altas temperaturas de las aleaciones Al-FeSi-V se atribuyen a las altas fracciones de volumen de la fase intermetálica cúbica ultrafina de silicio, Al₁₂(Fe,V)₃ Si, y a su lenta velocidad de engrosamiento [1]. A medida que aumenta el porcentaje de cerámica, el material compuesto muestra cada vez más propiedades de la cerámica, como la mejora de la rigidez y la disminución de la ductilidad.

A medida que aumenta el volumen de cerámica, disminuye la cantidad de matriz entre las partículas. La capacidad de la matriz para deformarse es la base de la ductilidad del material compuesto. La ductilidad de la matriz no reforzada en el caso del aluminio puede ser superior al 10%, medida por la deformación hasta el fallo de las muestras de ensayo, [2]. A medida que el porcentaje de refuerzo aumenta hasta el 40 %, el alargamiento disminuye a menos del 2 %, [3]. El objetivo de este estudio es evaluar la influencia del tratamiento térmico en algunas propiedades mecánicas de la aleación de aluminio reforzada con partículas de SiC.

Se realizaron ensayos de dureza y flexión en tres puntos en materiales compuestos de matriz metálica con partículas de SiC en diferentes cantidades. Los resultados se compararon con la aleación de matriz de aluminio no reforzada