Efecto de diferentes concentraciones de Zn y Ce en la microestructura, textura cristalográfica y propiedades mecánicas en aleaciones de Mg laminadas en caliente.

Abstract

Resumen Parte de las tendencias de innovación de la industria automotriz e industria metalmecánica es la utilización de materiales ligeros para sustituir a los metales más usados como el aluminio o el acero. En la industria automotriz se investiga la creación de autos más ligeros, resistentes, con menor consumo de combustible y con componentes de mayor calidad; entre entre este tipo de materiales ligeros, se encuentra el magnesio. El magnesio de una combinación de peso ligero, alta resistencia específica y una buena capacidad de moldeo, sin embargo este presenta fracturas y baja formabilidad a temperatura ambiente. Con la finalidad de mejorar las propiedades que el magnesio presenta, se ha aleado con diferentes elementos como el Al, Zn, Mn, Si, Zr, Ca, Ag, Li, Cu y tierras raras (RE). En base a diferentes estudios se ha encontrado que las aleaciones de magnesio que contienen elementos de tierras raras (RE) mejoran las propiedades mecánicas y la formabilidad de las láminas y estas se ven influenciadas por la microestructura potencial de generar texturas más débiles, modificar la microestructura y mejorar la capacidad de formabilidad en las aleaciones de Mg. En este trabajo se exploró la influencia de diferentes concentraciones de Zn, Ce y diferentes programas de laminación en caliente en las aleaciones ZE10 y ZE11; para comprender el efecto de la microestructura y el desarrollo de la textura cristalográfica durante la laminación. Las aleaciones ZE10 y ZE11, fueron fundidas en un horno eléctrico bajo atmosfera inerte (Argón +SF6); se usó como materia prima Mg, Zn y Ce puros, el vaciado se llevó a cabo por el proceso “gravity casting” para obtener lingotes. Estos lingotes se mandaron a maquinar y se obtuvieron placas por cada aleación; posteriormente fueron homogeneizados a 400 y 450 °C por 16 horas. Se llevó a cabo un tratamiento termomecánico con dos diferentes programas de laminación; El primero fue a una temperatura de 400°C con una velocidad de 16 vueltas/min con un total de 14 pasos y el segundo plan de laminación fue a una temperatura de 400°C con un total de 18 pasos. La caracterización microestructural se llevó a cabo por medio de microscopia óptica, en condición de laminado y en condición de tratamiento térmico. Las texturas cristalográficas globales y locales de las láminas obtenidas se midieron por medio de difracción de rayos X y difracción de electrones retrodispersados. Posteriormente se llevaron a cabo las pruebas de tensión, y pruebas de formabilidad sin tratamiento térmico y con tratamiento térmico de recocido para determinar el grado de anisotropía de las láminas obtenidas. La composición de Zn y Ce y los diferentes programas de laminación claramente influenciaron las propiedades mecánicas, la formabilidad de las láminas y el debilitamiento de la textura cristalográfica de las aleaciones ZE10 y ZE11, así como los tamaños de grano que se desarrollaron fueron más finos para la primera laminación (R1) ya que los pasos que se ocuparon fueron más agresivos que en la segunda laminación

Abstract Part of innovation trends in the automotive industry and engineering industry is the use of light materials to replace the most used metals such as aluminum or steel. In the automotive industry to create lighter, stronger cars with lower fuel consumption and higher queality components is being researched; among this type of lightweight materials is magnesium. Magnesium provides a combination of light weight, high specific strength and good moldability, however it presents fractures and low formability at room temperature. In order to improve the properties that magnesium presents, it has been alloyed with different elements such as Al, Zn, Mn, Si, Zr, Ca, Ag, Li, Cu, and rare earth elements (RE). Based on various studies it has been found that magnesium alloys containing rare earth elements (RE) have improved mechanical properties and formability in comparison with that of pure magnesium. These properties are influenced by the microstructure and crystallographic texture of sheet. Creium, which has the potential to generate weaker textures, modify the microstructure and improve the formability of Mg alloys. The aim of this work is to explore the influence of different concentrations of Zn, Ce and different rolling schedules in allots ZE10 and ZE11; to understand the effect of the microstructural and crystallographic texture development during hot rolling. ZE10 and ZE11 alloys were melted in an electric fumace under inert atmosphere (Argon + SF6); Mg, Zn and Ce pure were used as feedstock. Alloys were gravity cast to billets. These ingots were machined and plaques were obtained for each alloy; subsequently they were homogenized at 400 and 450 °C each for 16 hours. A thermomechanical treatment with two different rolling schedules was carried out; the first was at a temperature of 400°C with a total of 18 passes both with a speed of 16 rev/min. Microstructural characterization was carried out by optical microscopy, in rolled condition and heat treatment condition. Global and local crystallographic textures of the sheets obtained were measured by X-ray diffraction and electron backscattering diffraction (EBSD). Subsequently tension and formability tests were carried out both with heat treatment and without it, in order to measure the degree of anisotropy in the sheets. The composition of Zn and Ce on different rolling schedules clearly influenced the mechanical properties, formability of the sheets and the weakening of the crystallographic texture of alloys ZE10 and ZE11; it is also noted in the development of a finer grain size during the first rolling schedule, this a consequence of a more severe deformation in the first pass than in the second.