Doppler Parameter: Possible Physical Explanations

dispersión de Cu presente en la fases Al

Cu o θ”.

Figura 4.12 Negativos obtenidos por Microscopía Electrónica de Transmisión.

La figura 4.12 presenta imágenes representativas de los precipitados, presumiblemente Al-Cu, formados durante el tratamiento térmico de envejecido, presenta una forma alargada y semi-acicular en estos precipitados. Esta morfología es típica en los precipitados Al-Cu formados durante el envejecido, de acuerdo a los presentados por H.W. Doty [10]. Estos precipitados son los principales responsables del incremento en la dureza como se mencionó anteriormente. Estos precipitados presentan un espesor de entre 10 y 50 nm y una longitud de 100 nm.

65 4.14 Ensayo de dureza (HRB).

Por medio del ensayo de dureza (HRB), se determinaron los cambios en esta propiedad para la aleación A319 bajo el efecto de las adiciones del elemento cobre y los tratamientos térmicos de solubilizado y T6.

En las gráficas de la aleación A319 mostradas en las figuras 4.13 se presentan resultados de dureza HRB, en condición de colada, condición de tratamiento térmico de solubilizado (TTS) de 5 y 7 h a 495⁰C y tratamiento térmico de envejecido T6 a diferentes tiempo a 170⁰C [10].

Las gráficas muestran un comportamiento típico de la aleación A319, mostrando incrementos de dureza conforme se incrementa el tiempo de T6 y luego una disminución en la propiedad, en lo que respecta a las aleaciones A319 y A319 3% Cu. El comportamiento obtenido en las gráficas concuerda con los presentados por H.W. Doty[10] con condición de T6, llevada a cabo a la misma temperatura de 170⁰C. El resultado de dureza obtenido en para A319 en condición de colada fue de (36.30HRB). En ambas gráficas se muestra una tendencia similar, presentando una disminución de los valores de dureza en la condición de TTS, con respecto a la condición de colada y A319 + 3%Cu.

Este efecto se puede explicar considerando que la colada tiene defectos en el material, están presentes compuestos intermetálicos de Fe y fases ricas en Cu, las cuales son duras [10,21], además de las fases grandes aciculares de Si.

Las fases que contienen Fe se comienzan a fragmentar, las fases que contienen Cu se van disolviendo y las fases de Si se van esferoidizando debido al efecto del TTS, esto modifica la estructura, lo que genera mayor cantidad de espacios de zonas blandas que corresponden a la matriz de Al.

En otras investigaciones realizadas por H.W. Doty D. [10], también han reportado disminución en dureza para aleaciones A319 en condición de colada respecto al TTS

66 En ambas figuras se aprecia los valores máximos de dureza en condición de T6, se obtuvieron en 96 h de envejecimiento la propiedad de dureza ha disminuido, largos tiempos y altas temperaturas promueven el crecimiento del precipitado θ´ Al2Cu, dicho

compuesto es metaestable y parcialmente coherente con la matriz [11], además es el principal responsable del incremento en la dureza, cuando θ´ crece se transforma en θ Al2Cu estable e incoherente con la matriz, con que inicia un decremento en las

propiedades de dureza [10]. Se obtuvo un valor máximo de 62.55 HRB en la muestra con contenido de 4% Cu en condición de T6, y 96h de envejecido.

En ambas gráficas se observa un decremento en la dureza a partir de las 5h hasta las 96h de T6 en aleaciones A319 y A319 + 3% Cu, lo que se atribuye a los precipitados coherentes de la fase θ´ Al2Cu.

68 4.15 Etapa de Difracción de Rayos X.

Mediante la técnica de difracción de rayos X (DRX), se obtuvo la caracterización de la evolución de la microestructura de la aleación A319, bajo los efectos de A319 3% Cu y A319 4% Cu, en condición de colada y después del tratamiento térmico de solubilizado a 3,5 y 7h, se realiza la identificación de las fases presentes en la aleación de aluminio.

Figura 4.15.1 Patrón de difracción de Rayos X, de A319, A319 3% Cu y A319 4% Cu, en condición de colada.

69 La fig. 4.15.1 muestra los patrones de difracción de DRX de A319, A319 3% Cu y A319 4% Cu en condición de colada. Los picos de mayor intensidad corresponden a los elementos de Al y Si. Las fases segundarias como la Al2Cu y Al, Fe, Si.

Figura 4.15.2 Patrón de difracción de Rayos X, de A319, A319 3% Cu y A319 4% Cu, en condición solubilizado a 7h.

La fig. 4.15.2 muestra los patrones de difracción de DRX de A319, A319 3% Cu y A319 4% Cu en condición solubilizado a 7h. Los picos Al y Si, modificaron su intesidad, por lo que es evidente el efecto de solubilizado sobre la forma del Si, además de observar una disminución en la cantidad de las fases secundarias como son Al2Cu y Al, Fe, Si, que se

disuelven y en la matriz de aluminio y cambian su intensidad debido a lo anteriormente mencionado.

70 5. Conclusiones.

 Se puede comprobar el efecto directo de las propiedades mecánicas de dureza, al adicionar Cu a la aleación, de acuerdo a lo planteado al inicio de esta investigación, a mayor concentración de Cu (4% el límite superior para la aleación) en la aleación mayor dureza, a menor concentración de Cu (3% el límite inferior para la aleación) menor dureza.

 El elemento Fe es una impureza no deseada en la aleación A319, se pudo lograr una disolución aceptable en el elemento Fe y el elemento Cu.

 Se pudo observar que no se alcanzó a llegar al sobre envejecido de la aleación A319 + 4% Cu.

 Los precipitados o θ”, son los responsables en el incremento de las propiedades mecánicas de la aleación.

 A mayor concentración de Cu, mayor dureza y a menor concentración de Cu, menor dureza.

71 6. Referencias.

[1] Propiedades y características de una aleación de colada de aluminio.Jaime Esparza Lopez, Rafael Colas Ortiz. FIME-UANL. Rubén Torres González. EIME, Universidad Autónoma de Coahuila.

[2] Un enfoque probabilístico para la predicción del crecimiento de gritas cortas en aleaciones de aluminio-silicio con precipitados globulares. Tesis de doctorado en ciencias con especialidad en ingeniería Mecánica. Presentado por M. en C. José Alfredo López López. Noviembre del 2005.

[3] Endurecimiento por precipitación en aleaciones Al-4%Cu-0.5%Mg modificadas con Ag.Precipitation Hardening in Al-4%Cu-0.5%Mg Based Alloys Modified with Ag Additions.Scientia et Technica Año XIII, No 36, Septiembre 2007. Universidad Tecnológica de Pereira. ISSN 0122-1701

[4] Relación entre microestructura y propiedades mecánicas en piezas vaciadas de aluminio. Por María Angélica Alvarado Ramírez para el grado en maestro en ciencias de la ingeniería mecánica con especialidad en materiales. Universidad Autónoma de Nuevo León. Junio 1999.

[5] Estudio de adhesibilidad entre una aleación de aluminio A319 y una camisa de aluminio base Al-Si-Cu-Mg, para aplicaciones automotrices. Por Fernando Morales Rendón en tesis para Maestro en ciencias en ingeniería mecánica por la universidad Autónoma de Nuevo Leon. Junio 2003.

[6] William D. Callister, Jr. “Introducción a la ciencia e ingeniería de los materiales”. 1995. Ed. Reverté, S.A

[7] William F. Smith “Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales”. 1993. De. McGraw Hill.

72 [8] Influencia del tratamiento térmico de envejecimiento en las propiedades mecánicas de los aluminios 6061 T6 y 6063 T5. Carlos Arturo Bohórquez A.1*, Mauricio Sierra Cetina2, Javier Lemus3 Ingeniería Mecánica, Universidad libre, Bogotá, Colombia. [email protected] de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica, Universidad Nacional de Colombia, sede Bogotá. Departamento de Mecánica Universidad Libre, Bogotá - Colombia. Fecha de recepción del artículo: 12/12/2010: Fecha de aceptación del artículo: 25/01/2011.

[9] Influencia del Antimonio en una aleación de aluminio 319 bajo carga de tensión. Tesis para grado de Maestro en Ciencias de la ingeniera Mecánica con especialidad en Materiales el C. Oscar Atilano Sánchez. Por la Universidad Autónoma de Nuevo León. Diciembre de 1999.

[10] Effect of Mg and Sr-modification on the mechanical properties of 319-type aluminum cast alloys subjected to artificial aging.F.J. Tavitas-Medrano, J.E. Gruzleskia, F.H. Samuel, S. Valtierra c, H.W. Dotyd. Received 14 March 2007; received in revised form 4 July 2007; accepted 5 September 2007. Materials Science and Engineering A 480 (2008) 356–364.

[11] Emma Sjölander, Salem Seifeddine. Received 30 November 2009. The heat

treatment of Al–Si–Cu–Mg casting alloys. Received in revised form 17 March 2010, Accepted 21 March 2010.

[12] Effect of metallurgical parameters on the hardness and microstructural characterization of as-cast and heat-treated 356 and 319 aluminum alloys. M. Tasha, F.H. Samuel, F. Mucciardic, H.W. Doty. Received 14 July 2005; received in revised form 9 August 2006; accepted 11 August 2006. Materials Science and Engineering A 443 (2007) 185–201.

73 [13] Efectos de adición de Níquel en la microestructura y en las propiedades mecánicas de la aleación de aluminio A319. Tesis de Maestro en ciencias de materiales por el C. Hansel Medrano por el Centro de Investigaciones en Materiales Avanzados. Agosto 2012.

[14] Ciencia e ingeniería de los Materiales. Donald R. Askeland tercera edición. Universidad de Missouri-Rolla. International Thomson Editores 1998.

[15] Proceso de Desgasificación. CRYOINFRA.

http://www.cryoinfra.com/aplicaciones/item/72-desgasificado-de-aluminio-n2- %E2%80%A2-ar

[16] Cooper content and cooling rate effects over second phase particles behavior in industrial aluminum-silicon alloy 319.G. García-García, J. Espinoza-Cuadra, H. Mancha- Molinar. Received 9 June 2005; accepted 16 de September 2005.

[17] 1999. Standard Specification for Aluminum-alloys Permanent Mold casting. ASTM. Designation B108. USA 1-10.

[18] O. Elsebie, A.M.A. Mohamed, A.M. Samuel, F.H. Samuel, A.M.A. Al-Ahmari. 2011. The role of alloying additives and aging treatment in impact behavior of 419 cast alloy. Materials and Desing. 32. 3205-3220.

[19] 1998. Standar Test Methods for Rockwell Hardness and Rockwell Superficial Hardness of Metallic Materials. ASTM Designation E-18. USA. 1-14.

[20] L.Lasa, J.M. Rodríguez-Ibabe. 2004. Evolution of main intermetallic phases in Al- Si-Cu-Mg casting alloys during solution treatment. Journal of Mteriales Science. 39. 1343-1355.

74 [21] Jerry H. Sokolowski, Mile B. Djurdjevic, Christopher A. Kierrkus, Derek O. Northwood. 2001. Improvement of 319 aluminum alloy casting durability by high temperature solution treatment. Journal of Material Processing Tecnology. 109. 174-180.

75 7. Anexos

Micrografías de Microscopio Óptico envejecido natural.

Envejecido

natural A319 200X A319 3% Cu 200X A319 4 % Cu 200X

Colada 3h de solubilizado a 495 C 5H de solubilizado a 495 C 7 h de solubilizado a 495 C

76 Imágenes de A319 en condición de colada por MEB, obtenidas por medio de electrones secundarios a 200 X.

77 Imágenes de A319 en condición de colada por MEB, obtenidas por medio de electrones secundarios a 500 X.

78 Imágenes de A319 en condición de colada por MEB, obtenidas por medio de electrones secundarios a 1000 X.

79 Mapas de Aleación de aluminio 319 a 500x.

80 A319 con 3h de solubilizado.

81 A319 con 5h de solubilizado.

82 A319 con 7h de solubilizado.

83 A319 3% Cu Condición de colada.

84 A319 3%Cu 3h de solubilizado.

85 A319 3%Cu 5h de solubilizado.

86 A319 3%Cu 7h de solubilizado.

87 A319 4% Cu Condición de colada.

88 A319 4%Cu 3h de solubilizado.

89 A319 4%Cu 5h de solubilizado.

90 A319 4%Cu 7h de solubilizado.

91 Gráficas de dureza.

92 A319 3% Cu, solubilizado 5h.

93 A319 4% Cu, solubilizado 5h

94 A319, solubilizado 7h.

95 A319 3% Cu, solubilizado 7h.

96 A419 4% Cu, solubilizado 7h.