| dc.description.abstract | Los compuestos y nanocompuestos de matriz metálica, CMM y NCMM, respectivamente,
son materiales que muestran buenas características eléctricas y térmicas, además de
excelentes propiedades mecánicas incluyendo módulo elástico, resistencia al desgaste y
resistencia a la fluencia. Como resultado, estos materiales son ampliamente utilizados en la
industria aeroespacial, automovilística y naval. Los CMM y NCMM pueden ser sintetizados
por procesos in-situ o ex-situ. En los métodos ex-situ, las partículas se sintetizan por separado
antes de fabricar el compuesto, mientras que en el proceso in-situ las nanopartículas se
pueden sintetizar y dispersar de manera homogénea al mismo tiempo en la matriz metálica.
La molienda mecánica de alta energía y la mecanofusión son técnicas efectivas para producir
CMM y NCMM con micro o nanopartículas cerámicas en forma de polvo y en cantidades
relativamente grandes. Estos compuestos pueden manufacturarse y/o funcionalizarse
posteriormente por tecnologías de manufactura avanzada como laser cladding, LC, mediante
la cual es posible consolidar aleaciones en polvo capa por capa utilizando una máquina
multieje, una fuente láser y un software CAD/CAM. Además de depositar varios materiales,
incluidos metales, cerámicos y compuestos de matriz metálica en superficies 2D y 3D, LC
es capaz fabricar piezas funcionales con geometrías complejas y estructuras huecas con
menores costos y tiempos de producción. Sin embargo, la combinación de materiales
compuestos fabricados por molienda o mecanofusión (no disponibles comercialmente) y
depositados por LC se ha investigado escasamente. Por lo tanto, entre los objetivos de esta
investigación están producir el NCMM de Inconel 718 con nanopartículas cerámicas de
Al2O3 (5% en peso) por medio de las tecnologías de molienda mecánica de alta energía
(Simoloyer®) y mecanofusión, depositar el nanocompuesto fabricado por molienda por LC
evaluando la influencia de los parámetros de procesamiento y analizar el efecto de la adición
de las nanopartículas cerámicas en las características y propiedades de los depósitos. Antes
de la molienda mecánica, los polvos puros se mezclaron previamente mediante sonicación
en etanol. Una vez fabricado el NCMM, el polvo se consolidó en forma de cordones mediante
LC. Los parámetros de laser cladding investigados fueron la potencia del láser, la velocidad
de alimentación del polvo, la velocidad de escaneo y el ciclo de trabajo. La influencia de
estas variables se evaluó usando la dilución, porosidad, zona afectada por el calor y relación
ancho-altura como variables de salida. Los resultados muestran que la molienda mecánica de alta energía es un proceso efectivo para producir el nanocompuesto IN718/Al2O3. Después
de 30 h de molienda, las nanopartículas de Al2O3 se encuentran dispersas homogéneamente
en el Inconel 718, además, las partículas del nanocompuesto alcanzan un tamaño, morfología
y composición química uniforme adecuadas para su posterior consolidación por LC. Los
análisis de los cordones depositados por láser muestran que no hay una influencia
representativa de los parámetros de depósito sobre las variables de salida seleccionadas.
Todos los cordones muestran mínima porosidad, baja dilución, zona afectada por el calor y
buena calidad superficial. El efecto de nanopartículas de alúmina en la matriz metálica
(IN718-5%Al2O3) se refleja en el incremento de la dilución y zona afectada por el calor
comparado con el IN718 depositado, al mismo tiempo favorece la formación de dendritas
más gruesas y alargadas dentro del cordón debido a que las nanopartículas concentran el calor
en el depósito debido a su baja conductividad térmica. El uso de altas potencias, velocidades
y flujos másicos permite retener una mayor cantidad de alúmina dentro de los cordones. Sin
embargo, esta combinación sigue causando la segregación de Al, O, Ti y Cr en la superficie
de los cordones. | |
