Ya se ha visto anteriormente la gran importancia del Cu en la corrosión bajo tensiones de estas aleaciones de aluminio de la serie 7000, no obstante, no son muchos los estudios específicos que se han realizado para tener en cuenta el efecto que ejerce sobre la microestructura.
Aunque, como ya se ha comentado, por cuestiones primordialmente económicas la plata no es un aleante habitual en las aleaciones de aluminio, también se han realizado diversos estudios [POL95, RIN96, RIN97 entre otros] para ver su influencia en la microestructura y
propiedades de las aleaciones de esta serie 7000, habiéndose apreciado en ellos que la adición de plata [POL81, MAC03, MAL01, DUP04b] tiene un efecto similar a la adición de Cu. Por esta razón también se incluyen en este apartado los resultados de algunos ensayos con aleaciones que incluyen pequeñas cantidades de plata.
Incorporación del Cu
Lo más habitual en la bibliografía es considerar que el cobre se introduce dentro de los otros precipitados, sin que forme fases propias [MAL01, ENG02], pero influyendo indirectamente en la precipitación [GAR91, ENG02, FOG93, RIN00, MAL99, BRE91, JIA01, LOR66, entre otros]. No obstante, en algunas referencias también se indica que el Cu puede formar las fases CuMgAl2 [WAG91, por ejemplo] y/o CuMgAl [FOG93, por ejemplo].
En general, se considera que el Cu está contenido en todas las fases formadas en las aleaciones Al-Zn-Mg-Cu [RIN00, ENG02].
El Cu se incorpora a las fases metaestables precipitadas [GAR91, MAL99, JIA01, FOG93], tanto en las zonas GP como en los precipitados de transición ’.
Se considera que el cobre (y la plata) no forman cluster propios [RIN00, MAL01]. Algunos autores [JIA01] consideran que la incorporación de Cu en las zonas GP(I), y
posiblemente en las GP(II), se podría explicar por la formación de complejos Mg-Cu que actuarían como núcleos de las zonas GP.
Otros autores [MAL01], estudiando en este caso el efecto de la plata, han observado además una fuerte formación de complejos Zn-Ag (similar a la de los pares Zn-Mg) al aumentar el tiempo de maduración.
Estos resultados vienen a corroborar la sugerencia realizada por estos mismos autores en otro estudio anterior [MAL99] de que átomos de Cu sustituyen posiblemente a átomos de Zn, en las zonas GP y en los precipitados ’; no obstante, esta posibilidad es rechazada por otros autores [ENG02], ya que han apreciado un aumento de la relación Zn/Mg cuando se añade Cu a la aleación ternaria con la que trabajan. En cuanto a los precipitados estables , en general, se considera que contienen Cu [FOG93, THO87, por ejemplo] y que este elemento se incorpora progresivamente a dichos precipitados al incrementarse la maduración [BRE91, WAR92, FOG93], habiéndose observado, también, un aumento de la cantidad de Cu al acercarse al centro de los precipitados [ENG02].
Asimismo, algunos autores [BRE91] no han encontrado diferencias de composición entre los precipitados de interior y de borde de grano.
Influencia en la secuencia de precipitación
En general se puede decir que la presencia de cobre en estas aleaciones no altera mucho la secuencia, o secuencias, de precipitación pero sí modifica apreciablemente su cinética, ya que acelera la incubación, retrasa el crecimiento y aumenta la zona de estabilidad de las distintas fases.
Zonas GP
La presencia del Cu en estas aleaciones favorece la retención de vacantes durante el enfriamiento del tratamiento de solución propiciando la obtención de una más alta
supersaturación en vacantes que facilita el proceso de nucleación de las zonas GP(I) [DES98, DES98b, FOG93, DUP04b], explicando, en parte, la mayor densidad de zonas GP(I)
apreciada en las aleaciones con Cu [FOG93, WAG91, WAT01, GAR91, MAL01].
Asimismo, las solubilidades del Zn y del Mg se reducen al añadir Cu a la aleación, por lo que la sobresaturación de la aleación aumenta y facilita la descomposición más rápida de la solución sólida [DES99c, FOG93], ya que se ha observado que la adición de Cu reduce el radio de nucleación de las zonas GP(I) facilitando su aparición [DES99c] y acelerando su proceso de incubación [FOG93].
Por el contrario, se puede decir, en general, que la adición de Cu parece retardar la cinética de crecimiento de las zonas GP(I) a temperatura ambiente [WAT01, NAG84, STA74, ADL77, LOF83, ENG02]. En algunas de estas referencias [NAG84] se ha sugerido que lo que controlaría el proceso de formación sería la difusión de los átomos de Cu. En esta misma referencia se indica igualmente que, en cambio, en la maduración por encima de 60 ºC la formación de zonas GP(I) se acelera.
Estos dos efectos, aparentemente opuestos, que la adición de cobre ejerce en el proceso de formación de las zonas GP(I) pueden ayudar a explicar las discrepancias referidas y que en algunos estudios se haya apreciado un retardo en la formación de zonas GP(I) y a la vez una mayor densidad de estas zonas en las aleaciones con Cu [WAT01, NAG84], si bien la
cantidad de Cu en estos estudios es muy reducida (< 0.30 % en peso). Asimismo, en otro estudio [JIA01] no se ha observado que el Cu afecte mucho a la formación de las zonas GP(I), lo que parece confirmar el esquema anterior.
Igualmente, la presencia de Cu en estas aleaciones (aunque sea en porcentajes pequeños) también se ha relacionado con un cambio en la termodinámica de las zonas GP(I),
permitiendo su existencia a temperaturas más altas, ampliándose el intervalo de temperaturas en el que son estables [DES99c, ENG02, FOG93, WAT01, GAR91, MAL01, LOR66, NAG84, STA74, ADL77, LOF83].
Por otra parte, la posible influencia del Cu en las zonas GP(II) ha sido muy poco estudiada, dado que estas zonas sólo ha sido confirmada en las aleaciones ternarias. No obstante, en esta última referencia [JIA01] se indica que la presencia de Cu retarda la aparición de dichas zonas GP(II). Hay que añadir, sin embargo, que la cantidad de Cu añadida a la aleación ternaria en este estudio también es bastante reducida (0.29 % en peso), por lo que su efecto, en cualquier caso, no debería ser muy importante cuantitativamente (como así ha sido), pero tal vez pudiera marcar una tendencia cualitativa y resultar muy interesante. Con todo, la ausencia de otros artículos en los que se cite la posible presencia de zonas GP(II) en
aleaciones cuaternarias (incluso admitiendo que se pueda hablar de una aleación cuaternaria con una cantidad de Cu tan reducida) ha impedido corroborar esta observación.
Precipitados ’
La presencia de Cu también acelera la formación de los precipitados ’ [FOG93, HAR83, JIA01, MAC03, MAL01]. Este efecto es mucho más apreciable en las maduraciones cortas que en las largas [JIA01].
Algunos autores [DES99c] han indicado que la adición de Cu incrementa la sobresaturación total de la aleación reduciendo el radio de nucleación de los
precipitados de transición ’, lo que facilita el desarrollo de estos precipitados ’ a partir de las zonas GP(I) [THO87, JIA01, HOL88].
Por otra lado, la velocidad de crecimiento de los precipitados ’ es menor en las aleaciones con Cu [ENG02, WAT01, DES99c], lo que justifica que se obtenga un menor tamaño de estos precipitados en las aleaciones con Cu, para las mismas condiciones de maduración [DES99c].
Asimismo, la nucleación de los precipitados ’ se produce antes [FOG93, HAR83] y a menor temperatura [DES99c, JIA01, GAR91, PAR89] cuando hay Cu.
La presencia de cobre en los precipitados ’ aumenta el intervalo de estabilidad de estos precipitados ’ [THO87, HAR83].
Por un lado, como ya se ha indicado, se reduce su temperatura de nucleación, con lo que aumenta el rango de temperaturas en el que pueden coexistir estos precipitados con las zonas GP [KOV80, DES99c, por ejemplo].
Por otro lado, se eleva la temperatura límite de estabilidad de estos precipitados [FOG93, DES99c], aunque en este caso, al tratarse de precipitados de transición, esté menos definida.