Obtención de aleaciones de magnesio tipo AZ por pulvimetalurgía y prensado isostático en caliente

Abstract

RESUMEN: Se molieron polvos comerciales de magnesio y aleación de magnesio AZ91, se estudió el efecto de la molienda de alta energía (MAE) sobre la morfología de los polvos, la composición química, el tamaño del cristalito y la compactación de diferentes mezclas para obtener piezas de aleaciones AZ31, AZ61 y AZ91. Los resultados mostraron que a medida que aumenta la velocidad y el tiempo de molienda, la aleación AZ91, así como los polvos de Mg se deformaron y se fracturaron hasta tamaños inferiores a 10 µm. Los patrones de difracción de rayos X para ambos polvos que se molieron por separado (Mg y AZ91), revelaron que el proceso de molienda indujo cambios en las fases α-Mg y β-Mg17Al12. Al aumentar la velocidad de molienda, el tamaño del cristalito disminuye hasta en un 70% para los polvos AZ91 y en un 80% para los polvos de magnesio. Se realizó una compactación a 600 MPa para obtener piezas de 10x5x5 mm, logrando densidades relativas superiores al 85%; luego, las muestras fueron tratadas térmicamente a diferentes temperaturas midiendo nuevamente tanto la densidad como la dureza, obteniendo valores en la dureza hasta de 84.3 HR15T para las muestras sinterizadas a 450°C- 5h, con los cuales se realizaron cálculos teóricos de resistencia a tracción, encontrando resultados muy alentadores para las tres aleaciones de Mg. Seguidamente, fueron seleccionas las temperaturas de 550 y 600°C para ser evaluadas en prensado isostático en caliente (HIP) bajo una presión de 14500 psi. Luego de realizar este proceso, se alcanzaron densidades relativas hasta de 99% y cambios microestructurales asociadas a la MAE, específicamente a la variación en la velocidad. Para las aleaciones AZ con 900 rpm, se presentó una precipitación homogénea de la fase β-Mg17Al12, mientras que para las aleaciones con molienda a 600 rpm se exhibió esta fase separada en forma laminar, este comportamiento se atribuyó a la alta densidad de dislocaciones, defectos cristalinos que condujo a una mejor difusión y homogenización de los precipitados en las aleaciones con molienda a 900 rpm. Los Resultados de dureza Rockwell B superficial y Vickers fueron comparables con los reportados en la literatura por procesos de fundición. Para realizar las pruebas de tracción y fatiga, fue necesario escalar el proceso, produciendo muestras más grandes de 60x8x8 mm. Debido a la presencia de grietas en las probetas, se usó una presión de compactación menor a 600 MPa, conllevando a realizar cambios en la temperatura y tiempo de sinterización por HIP, lo que provocó un aumento en la precipitación de la fase β-Mg17Al12, ocasionando una reducción en los resultados de dureza con respecto a los obtenidos con anterioridad. Los valores de densidad relativa estuvieron entre 92 y 94% con resistencias a tracción iguales y/o superiores a las obtenidas por fundición en las aleaciones AZ91.Usando los modelos propuestos por Goodman, Gerber y Soderberg, con un esfuerzo máximo de 100 MPa se obtuvo una resistencia a fatiga de 51,34 y 69 MPa respectivamente para la aleación AZ91-900, sin daño en la muestra después de 10^7 ciclos.