Estudio del efecto de los parámetros de procesamiento por pulvimetalurgia – prensado isostático en caliente (HIP) en las propiedades de metales binarios Tix-Mg100-x

Abstract

RESUMEN : Las crecientes problemáticas medioambientales generan una alta demanda de nuevos mate-riales con poco peso y alta resistencia mecánica, condiciones que cumplen las aleaciones ligeras; en esta categoría se encuentran materiales metálicos de gran interés tecnológico como son el Ti y Mg. Entre las limitantes del magnesio y sus aleaciones a resolver son algunas de sus propiedades mecánicas y su resistencia a la corrosión. Del otro lado, el titanio entre los metales ligeros es el que posee la mayor densidad. Por tal motivo, se busca desarrollar mate-riales que combinen las bondades de los dos metales, es decir metales binarios Tix-Mg100-x. A pesar de sus potenciales propiedades para sectores como el aeroespacial, biomédico y energético, fabricarlas es un proceso de alta complejidad y es necesario recurrir a técnicas especializadas. El prensado isostático en caliente (HIP) es una tecnología de manufactura avanzada, que permite la conformación de piezas de materiales complejos de fabricar. En conjunto con la pulvimetalurgia (PM) se vislumbran como alternativas viables en el desarrollo de este tipo de materiales en volúmenes importantes. Polvos comerciales de magnesio y titanio puro fueron molidos por separado. La evolución microestructural y morfológica de las partículas de polvo molidos, determinó que el tamaño de la bola y la velocidad son los parámetros de molienda que más contribuyeron en la reducción del tamaño de los polvos y en el refinamiento del grano. Después de definir los parámetros de molienda más indicados para cada polvo, se procedió a mezclar los polvos molidos en diferentes composiciones. Luego, las mezclas fueron compactadas para obtener piezas de 10 x 5 x 5 mm a 800 MPa, logrando densidades relativas superiores al 85%. Seguidamente, las piezas compactas fueron sinterizadas mediante HIP con temperaturas por encima o infe-rior al punto de fusión del Mg. Los ensayos mostraron que las condiciones de presión del HIP permiten consolidar piezas de Tix-Mg100-x con alto contenido de Mg (incluyendo el mag-nesio puro), sin presentar pérdidas importantes del material y manteniendo su forma hasta una temperatura máxima de 800°C. Mientras que, en el otro extremo (matriz titanio) es posible hacerlo hasta una temperatura máxima de 900°C. Básicamente, la microestructura de las piezas estaba compuesta de partículas finas y gruesas de titanio, que fueron rodeadas de magnesio. Sin embargo, la interacción entre el Mg y Ti en combinación con la temperatura de sinterización aplicada, generaron ciertos cambios cristalográficos y microestructurales en las muestras obtenidas. Otro detalle observado fue la presencia de zonas atípicas en las piezas sinterizadas, las cuales se formaron a partir de los aglomerados provenientes de la etapa de mezclado. Ahora, los resultados relacionados con las propiedades mecánicas de estos materiales mostraron que la adición del titanio ocasionó un incremento en la dureza, resistencia mecánica y ductilidad del Mg, dependiendo de la temperatura de sinterización utilizada. En cambio, la adición de Mg en el titanio presenta el efecto contrario, una disminución de estas propiedades. Por último, durante el procesamiento se formaron fases como MgO y TiC, las cuales tienen incidencia en el comportamiento mecánico de los materiales obtenidos.