Estudio de la precipitación en aleaciones Fe-Ni-Al mediante el método del gradiente de composición macroscópico

Abstract

RESUMEN: En el presente trabajo se desarrolló el metodo del gradiente de composición macroscopico para el estudio de la precipitación de la fase β´ en aleaciones del sistema Fe-Ni-Al durante tratamientos térmicos de envejecido isotermico. El metodo consistió en fabricar pares difusores de Fe-8%Ni-12%Al/Fe-25%Ni-25%Al (A1/A2) y Fe-25%Ni-25%Al/Fe (A1/Fe) mediante tratamiento térmico de difusión a 1100°C durante 4 días y enfriados a temperatura ambiente. Con la finalidad de inducir la precipitación de fases se realizaron tratamientos térmicos de envejecido a 850°C por diferentes tiempos para el par difusor A1/Fe. Mientra que para el par difusor A1/A2, los envejecidos fueron a 850, 900 y 950°C durante 5h. Las muestras fueron caracterizadas mediante difracción de rayos X (DRX), microscopía electrónica de barrido (MEB), microscopía electrónica de barrido de alta ressolución (MEB-AR) y mediciones de microdureza Vickers. Los resultados de DRX mostraron la formación de una solución sólida sobresaturada (αsss) posterior al recocido de difusión, y la presencia precipitación de la fase β´ y la matriz α (rica en Fe) durante los tratamientos térmicos de envejecido. El análisis por MEB muestra la generación del gradiente de composición para ambos pares difusores en estudio. La precipitación de la fase β’ se observó desde la intercara hacia la aleación A1 y en ambos lados desde la intercara hacia las aleaciones A1 y A2, para los pares difusores A1/Fe y A1/A2, respectivamente. La fracción volumertrica de los precipitados incrementa con el aumento en contenido de Ni y Al para todos los casos. El cambio de la morfología de los precipitados fue de cubos redondeados a placas alargadas y finalmente a interconectadas como se incrementa el tiempo de envejecido. La cinética de engrosamiento de los precipitados esta de acuerdo a las teorias modificadas de Lifshitz, Slyosov y Wagner (LSW). La resistencia al engrosamiento de los precipitados disminuye con el aumento en la fracción volumétrica. ABSTRACT: The macroscopic compoition gradient was used to study the precipitation process of the β´ phase in Fe-rich Fe-Ni-Al alloys by aging treatments. The diffusion couples of Fe-8%Ni-12%Al/Fe- 25%Ni-25%Al (A1/A2) and Fe-25%Ni-25%Al/Fe (A1/Fe) were fabricated by the diffusion heat treatment at 1100°C durin 4 days. For the A1/Fe diffusion couple, the aging treatments were made at 850°C for different times. For the A1/A2 diffusion couple, the aging treatments were made at 850, 900 and 950°C for 5h. Samples were characterized by X ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), high resolution scanning electron microscopy (HRSEM) and hardness Vickers measurements. XRD results showed the formation of a supersaturated solid solution (αsss) after the diffusion heat treatment, while the appearance of the XRD peaks corresponding to the NiAl-β´ phase are evident in the XRD pattern after the aging treatments. SEM results showed confirmed the formation of composition gradienmts in both diffusion couples. The precipitation of β´ phase was observed in the A1 alloy side for the A1/Fe diffusion couple, and for both sides for the A1/A2 difussion couple. The morphology of precipitates was rounded cuboids and it changed to elongated plates as the aging progressed the precipitate coarsening kinetics followed the modified LSW theories. The precipitate coarsening resistance decrease with the increase in the volume fraction of precipitates. In order to evaluate the effect of the precipitation process on the mechanical properties of the alloy tested, microhardness Vickers was measured, showing an increase of hardness on the Al and Ni content increased.