Investigación

 

Materiales compuestos de matriz metálica rica en Zn con alto contenido de Al y componente estructural de ZnO

 

J. A. Aragón^a y J. R. Miranda^b

 

^a Área de Ciencia de Materiales, Depto. de Materiales, Univ. Autónoma Metropolitana, Unidad Azcapotzalco.

^b Depto. de Electrónica, Univ. Autónoma Metropolitana, Unidad Azcapotzalco. Av. San Pablo 180, Col. Reynosa Tamaulipas, 02200 México, D.F. e-mail: alja@correo.azc.uam.mx y jrmt@correo.azc.uam.mx.

 

Recibido el 7 de mayo de 2004.
Aceptado el 31 de marzo de 2005.

 

Resumen

Los objetivos del trabajo consisten en elaborar compuestos de matriz metálica rica en Zn con alto contendido de Al y distintos contenidos de partículas de ZnO por la técnica de metalurgia de polvos convencional, establecer el tiempo inicial de sus manufacturas, los cambios microestructurales, las propiedades mecánicas básicas de constituyentes y microestructuras, y los fenómenos básicos ocurridos durante la formación de los compuestos en función del tiempo de proceso y del contenido de ZnO. Se inició con la preparación de mezclas de polvos de Zn y Al en proporciones adecuadas para formar la liga Zn - 22% p Al y con contenidos de ZnO en polvo de 0.0%, 0.01%, 0.1%, 1% y 10% del peso total de cada mezcla. Las mezclas fueron después compactadas con una carga de 16 toneladas y acetona como lubricante. El sinterizado se realizó) en etapas de 15 minutos de duración a 357°C. Antes de cada etapa, las muestras fueron desbastadas, pulidas y atacadas convencionalmente. Las estructuras resultantes fueron fotografiadas. La microdureza Vickers y dureza Rockwell G fueron medidas respectivamente en integrantes y microestructuras. La presencia del ZnO en proporciones no mayores al 0.1% en peso causa que se concentre la compresión en los polvos metálicos, lo cual mejora la difusión de las especies atómicas y, por tanto, acelera la unión entre componentes, la formación de soluciones sólidas y de la aleación de interés, produciendo un reforzamiento inicial de la matriz que parece no depender de la cantidad de (óxido a tiempos cortos de proceso. Para tiempos más largos de proceso, se estableció un incremento del tamaño de los componentes y la aparición de la subestructura tipo perlita, característica de la liga Zn - 22% p Al homogeneizada, en gran parte de las microestructuras, que causan el ablandamiento de la matriz y hacen evidente el refuerzo por ZnO. El contenido de ZnO por arriba del 0.1% en peso retarda la formación de la liga en la matriz. El tiempo inicial de elaboración de estos materiales es 75 minutos.

Descriptores: Compuestos de matriz metálica rica en Zn; componente estructural de ZnO; metalurgia de polvos.

 

Abstract

The aims of this work were to elaborate composites of metallic matrix rich in Zn with high content of Al and different contents of particulate ZnO by the conventional technique of powders metallurgy; to establish initial times of theirs manufactures, structural changes, basic mechanical properties of integrants and microstructures, and basic phenomena happened during formation of this composites as a function of the process time and ZnO content. It was begun with preparation of Zn and Al powder mixes, in convenient proportions to form Zn -22%wt Al alloy, and powders quantities of ZnO that were 0.0%, 0.01%, 0.1%, 1% y 10% of the total weight of each mix. The mixes were after compacted with a load of 16 tons and acetone as lubricant. The sintering was made in steps of 15 minutes of duration at 357°C. Before each sintering step, the samples were conventionally grinded, polished and etched. The obtained structures were photographed. Vickers micro-hardness and Rockwell G hardness were respectively measured in constituents and microstructures. The ZnO in proportions not higher than 0.1%wt causes that it is concentrated the compression on metallic powders. Which improves atomic species diffusion and, therefore, it accelerates the union among components, formation of solid solutions and the interest alloy, producing an initial reinforcement of the matrix that seems not to depend on the oxide quantity at short times of process. It is established an increase of integrants size and the formation of pearlite type substructure, which is characteristic of the homogenized Zn - 22% wt Al alloy, in a considerable proportion of the microstructures at longer process times. This causes a softening of the matrix and then it is evident the reinforcement caused by ZnO. The ZnO content above 0.1% wt. delays the alloy formation in matrix. The minimal time for elaboration of these materials is 75 minutes.

Keywords: Composites of metallic matrix rich in Zn; structural component of ZnO; powders metallurgy.

 

PACS: 81.20.Ev; 81.20.Jz; 81; 61.20.Lc

 

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Agradecimientos

Se agradece al departamento de Ciencia de Materiales de la ESFM del IPN el haber permitido el uso de su horno al vacío, la prensa de 25 toneladas y parte de sus instalaciones para realización de la etapa inicial de este trabajo.

 

Referencias

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