Estudio cinético de la precipitación de fases en las aleaciones Mg-8.5%Al-0.5%Zn y Mg-8.5%Al-0.5%Zn-2%Ag
Fecha
2018-08-01Registro en:
Contreras Piedras, Edgar. (2008). Estudio cinético de la precipitación de fases en las aleaciones Mg-8.5%Al-0.5%Zn y Mg-8.5%Al-0.5%Zn-2%Ag (Maestría en Ciencias en Ingeniería Metalúrgica). Instituto Politécnico Nacional, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación, Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas, México.
Autor
Contreras Piedras, Edgar
Institución
Resumen
RESUMEN:
La caracterización microestructural de las aleaciones Mg-8.5%Al-0.5%Zn y Mg8.5%Al-0.5%Zn-2%Ag durante tratamientos térmicos de envejecido se realizó mediante difracción de rayos X (DRX), microscopía electrónica de barrido (MEB), mediciones de microdureza Vickers (MDV) y microscopia electrónica de transmisión (MET). Las aleaciones se homogeneizaron a 430°C por 3 días y se templaron en agua a 2°C para obtener una solución sólida sobresaturada. Posteriormente, se realizaron tratamientos térmicos de envejecido a 100, 200 y 300ºC a diferentes tiempos, para inducir la precipitación de fases. La aleación modificada con plata fue únicamente envejecida a 300°C por diferentes tiempos. Los resultados de DRX mostraron la precipitación de la fase β (Mg17Al12) en ambas aleaciones durante los tratamientos de envejecido. En las primeras etapas de envejecido, la precipitación de la fase β ocurre discontinuamente (PD) o en forma celular de acuerdo a los resultados de MEB. En las etapas posteriores, la fase β precipita dentro del grano, conocida como precipitación continua (PC). A tiempos mayores de envejecido, la PD no se distingue de la PC. Cabe señalar, que la cinética de descomposición de fases, es más rápida con el incremento de la temperatura de envejecido. La cinética de precipitación total se resume en un diagrama TTP a partir de las observaciones por MEB. El efecto de la precipitación en la dureza fue la siguiente: (a) inicialmente la presencia de la PD no aumenta la dureza, mientras que, (b) la máxima dureza se obtiene cuando la PD y la PC están presentes, (c) la dureza es mayor conforme la temperatura de envejecido disminuye y (d) la disminución en dureza de la aleación a tiempos largos de envejecido se atribuye a un posible engrosamiento de la fase β. La energía de activación para la PD fue de 64.6 kJmol-1, mientras que, los valores de n obtenidos a partir del análisis de la ecuación de Johnson-Mehl-Avrami fueron de 1.1, 0.86, 0.83 y 1.01, para la aleación AZ80 envejecida a 100, 200 y 300ºC y AZ80-2%Ag a 300ºC, respectivamente. Estos resultados confirman lo reportado en bibliografía y representan que la PD ocurre en sitios de la saturación en los límites de grano. Finalmente, la disminución en dureza del material se atribuye al engrosamiento de los precipitados.
ABSTRACT:
The microstructural characterization of Mg-8.5%wt.Al-0.5%wt.Zn and Mg-8.5% wt.Al0.5% wt.Zn-2% wt.Ag alloys during aging treatments was carried out by means X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), microhardness Vickers measurements (HV) and transmission electron microscopy (TEM). Samples were homogenized at 430ºC for 3 days and then quenched at 2ºC in order to obtain a supersaturated solid solution. Subsequently, these samples were aged at 100, 200 and 300ºC at different times. Only the AZ80-2%Ag alloy was aged at 300°C. XRD results showed the precipitation of the β (Mg17Al12) phase during the aging treatments. The precipitation of this phase occurs by either discontinuously (DP or as-cellular shape) and continuously (CP or inside of the grains). At prolonged aging times, differences between discontinuous and continuous precipitation seems not to be clear. The overall kinetics rate precipitation was summarized on TTP diagram. The effect of precipitation on the hardening was as follow: (a) initially the presence of PD results in no increasing on hardness, (b) the maximum hardness was obtained when both the DP and CP were present, (c) hardness is higher as the aging temperature decreases and (d) the decrease on hardness of the alloy at prolonged aging time was related to a possible coarsening of β phase. The DP activation energy measurement was 64.6 kJmol-1, whereas the values of n obtained from the Johnson-Mehl-Avrami equation analysis were 1.1, 0.86 and 0.83 for the AZ80 alloy aging during 100, 200 and 300 ºC respectively as well as for 1.01 for the AZ80 Ag-2% alloy aging up to 300 º C. These results confirm that the DP takes place on the saturation sites on the grain boundaring according with several studies reported on literature. Finally, the coarsening of precipitates is the responsible of the decrease in hardness.