Efecto de la microestructura y los tratamientos térmicos sobre aleaciones hipereutécticas de Al-Si Solidificadas Rápidamente

Huircapan, Marcela Pichipil; Franco, Mercedes; De Rosa, Horacio

doi:10.1590/1517-7076-RMAT-2021-49007

Acessibilidade / Reportar erro

Brasil

Español English

sumário « anterior atual seguinte »

Sumário

Artículos • Matéria (Rio J.) 27 (02) • 2022 • https://doi.org/10.1590/1517-7076-RMAT-2021-49007 copiar

Efecto de la microestructura y los tratamientos térmicos sobre aleaciones hipereutécticas de Al-Si Solidificadas Rápidamente

Effect of microstructure and heat treatment of hypereutectic Al-Si alloys obtained by Rapid Solidification

Autoría SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

RESUMEN

La aleación eutéctica AA-4032 es ampliamente utilizada en pistones de motores de combustión interna dada su buena combinación de propiedades a temperaturas intermedias. Una mejora importante en las propiedades podría obtenerse mediante el aumento de la fracción de Si en aleaciones Solidificadas Rápidamente (SR) y posteriormente compactadas, evitando así la formación grandes placas de Si características de las aleaciones hipereutécticas. Sin embargo, si bien se es conocido su comportamiento mecánico, el estudio del comportamiento frente a la corrosión aún es incompleto.

En este trabajo se estudiaron dos aleaciones hipereutécticas, con 20%m y 30%m de Si (composición nominal), obtenidas por SR y compactación por Extrusión en Caliente, en comparación con la aleación eutéctica AA-4032 (12%m de Si). Posteriormente, se realizaron tratamientos térmicos de Solubilización (1h-530ºC) y un Envejecimiento artificial (170ºC-10hs).

La caracterización microestructural se realizó mediante Difracción de Rayos X (DRX) y Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) y Espectroscopia Dispersiva en rayos X (EDS). Se analizó el comportamiento frente a la corrosión por medio de ensayos de polarización potenciodinámica en solución 0.1M y 1M NaCl a temperatura ambiente y pH neutro. Las superficies de las probetas ensayadas fueron caracterizadas morfológicamente mediante MEB y EDS. Se discute la influencia del contenido de Si en las aleaciones y su distribución en la microestructura sobre la forma de las curvas de polarización y sus parámetros característicos.

Microestructuralmente se observó que el proceso de SR evitó la formación de las placas de Si primario, mientras que los tratamientos térmicos promovieron, entre otras cosas, la esferoidización de las partículas intermetálicas. Por otro lado, los ensayos de corrosión mostraron que: el potencial de picado de las aleaciones resultó ser independiente del contenido de Si, que las muestras solubilizadas presentaron la menor corriente de pasivación y que en todos los casos se produjo la disolución preferencial del aluminio.

Palabras-clave
AA-4032; Microestructura; Corrosión; Solidificación Rápida

CÓDIGO	COMPOSICIÓN NOMINAL	CARACTERÍSTICA GENERALES
AA-4032	Al-12Si-1Cu-1Ni-1Mg-0.5Fe	Aleación eutectica – Solidificación Convencional
SR-446	Al-20Si-3.5Cu-2Ni-1.1Mg-2Fe	Aleación hipereutectica – Sol. Rápidamente + Consolidación en caliente
SR-444	Al-30Si-1.5Cu-1.5Ni-1.1Mg-1Fe	Aleación hipereutectica – Sol. Rápidamente + Consolidación en caliente

CÓDIGO DE TRATAMIENTO	PARÁMETROS Y DIAGRAMAS TECNOLÓGICOS DE LOS TRATAMIENTOS TÉRMICOS	IDENTIFICACIÓN DE LAS MUESTRAS TT
SB (Solubilizado)		4032 SB
		446 SB
		444 SB
T6 (Envejecimiento)		4032 T6
		446 T6
		444 T6

REF.	COMPOSICIÓN (% m)
REF.	Al	Si	Cu	Ni	Mg	Fe
α-Al	98,3	1,7
E	74,2	20,0	1,6	1,1	2,1	1,0
I	52,9	8,0	8,6	23,2	4,3	3,0

REF.	COMPOSICIÓN (% m)
REF.	Al	Si	Cu	Ni	Mg	Fe
E	70,8	27,1	1,4	–	0,7	–
B	67,6	18,0	–	–	10,3	4,1
I	61,6	7,9	6,7	15,2	1,2	7,4
Si	6,5	91,8	–	0,7	1,1	–

CÓDIGO DE MUESTRAS	POT_CORR (mV_ENH)	Z_PAS (mV)	I_PAS E⁻⁰⁶ (A/cm²)	POT_PIC (mV_ENH)
AA-4032	-726 ± 2	333 ± 15	11 ± 4	-393 ± 1
SR-446	-599 ± 3	197 ± 8	7,1 ± 0,3	-402 ± 12
SR-444	-616 ± 7	224 ± 7	13 ± 5	-392 ± 6
SB-4032	-735 ± 2	417 ± 15	1,5 ± 0,3	-318 ± 15
SB-446	-707 ± 12	384 ± 5	1,06 ± 0,2	-323 ± 4
SB-444	-714 ± 3	340 ± 16	1,03 ± 0,04	-374 ± 8
T6-4032	-718 ± 20	329 ± 8	1,9 ± 0.2	-389 ± 6
T6-446	-686 ± 4	351 ± 4	2,4 ± 0.7	-335 ± 5
T6-444	-687 ± 12	336 ± 6	2,5 ± 0.7	-351 ± 13

MUESTRA	REF	Al	Si	O	Cu	Ni	Fe	Mg	Cl
MUESTRA	REF	COMPOSICIÓN (%m)
AA-4032	M	65,62	11,78	18,53	1,39	0,61	0,64	1,43	–
AA-4032	PC	35,4	1,80	62,35	–	–	–	0,45	0.45
SR-444	M	37.4	37.4	19.2	2.25	1.57	0.9	1,28	–
SR-444	PC	33.5	–	65	–	–	–	–	1.5
SR-446	M	55.6	16.4	20.8	2.2	1.10	2.2	1.7	–
SR-446	PC	38.85	–	60.15	–	–	–	–	1

MUETRAS	ZONA	REF.	Al	Si	Cu	Ni	Fe	Mg
4032-SB	Dendritas	α-Al	96	2.5	1.1	–	–	0.4
	Eutectico	E	74	22	1	0.8	0.6	1
	Part. Blancas	PB	70.5	14	2	9	*2.5*	2
4032-T6	Dendritas	α-Al	*95.5*	2.8	1.3	–	–	0.2
	Eutectico	E	69	25.5	1.5	1	1	1.5
	Part. Blancas	PB	70	8.5	6.75	*8.5*	*2.25*	*4.5*

MUESTRA	ZONA	REF	Al	Si	Cu	Ni	Fe	Mg
444-SB	Aleación		55	42.1	1.5	0.25	0.7	0.45
	Part. Blancas	PB	59	7	7.5	17	8	1.5
	Part. Grises*	PG	20	77	1	1	0.5	0.5
444-T6	Aleación		55.05	41	1.6	0.8	0.95	0.6
	Part. Blancas	PB	55	17	6.5	12	7	1.9
	Part. Grises	PG	32	62.5	1	0.5	2.0	3.0

MUESTRA	ZONA	REF.	Al	Si	Cu	Ni	Fe	Mg
446-SB	Aleación		66.45	29.3	1.5	0.9	1	0.85
	Part. Blancas	PB	57.0	6.0	8	19.5	8	1.5
	Part. Grises*	PG	26.3	71.8	0.17	0.35	0.6	0.75
446-T6	Aleación		67.15	28.9	1.3	1	1	0.65
	Part. Blancas	PB	62	16	6	10	6	0
	Part. Grises	PG	42.5	53	1	1	1.5	1.0

MUESTRAS (%m)	Pot_CORR (mV_enH)	REF.
Al puro	-1035	RALSTON [³⁹[39] RALSTON, K., FABIJANIC, D., BIRBILI, N., “Effect of grain size on corrosion of high purity aluminium”, Electrochimica Acta, v. 56, n. 4, pp. 1729–1736, 2011.]
AA-4032 (12%Si)	-726	Presentado enEste trabajo
Al-4.93Si-3.47Cu	-960	Wiengmoon et. al [⁴⁰[40] Wiengmoon, A., Sukchot, P., TAREELAP, N., et al., “Effect of T6 heat treatment with double solution treatment on microstructure, hardness and corrosion resistance of cast Al-Si-Cu alloys”, Archives of Metallurgy and Materials, v. 60, n. 2, pp. 881–886, 2015.]
Al-6Si-0.5Mg	-504	Hossain et. al [⁴¹[41] Hossain, A., Gulshan, F., Kurny, A., “Electrochemical investigation of corrosion behavior heat treated Al-6Si-0.5Mg-xCu (x=0, 0.5, 1, 2 and 4wt%)”, International Journal of Corrosion, v. 2014, 356752, 2014.]
Al-6Si-0.5Mg-4Cu	-343	Hossain et. al [⁴¹[41] Hossain, A., Gulshan, F., Kurny, A., “Electrochemical investigation of corrosion behavior heat treated Al-6Si-0.5Mg-xCu (x=0, 0.5, 1, 2 and 4wt%)”, International Journal of Corrosion, v. 2014, 356752, 2014.]
Al-7Si-0.7Mg	-440	Revilla et. al [⁴²[42] Revilla, I., De Graeve, I., “Influence of Si content on the microstructure and corrosion behavior of additive manufactured Al-Si alloys”, J. of The Electrochemical Society, v. 165, n. 13, pp. C926–C932, 2018.]
Al-7.34Si-0.45Fe	-593	KUCHARIKOVa et. al [³⁷[37] Kucharikova, L., Liptakova, T. TILLOVÁ, E., et al., “Role of chemical composition in corrosion of aluminum alloys”, Metals, v. 8, n. 8, 581, 2018.]
Al-7.32Si-0.65Fe	-610	KUCHARIKOVa et. al [³⁷[37] Kucharikova, L., Liptakova, T. TILLOVÁ, E., et al., “Role of chemical composition in corrosion of aluminum alloys”, Metals, v. 8, n. 8, 581, 2018.]
Al-12Si	-360	Revilla et. al [⁴²[42] Revilla, I., De Graeve, I., “Influence of Si content on the microstructure and corrosion behavior of additive manufactured Al-Si alloys”, J. of The Electrochemical Society, v. 165, n. 13, pp. C926–C932, 2018.]

Fase	Intermetálico	Pot_CORR (mV_enH)
Fase	Intermetálico	0,01M	0,1M	0,6M
Al	–	–1040	–1200	–1350
B	Al₃Fe	–252	–298	–325
ϴ	Al₂Cu	–351	–424	–454
β	Al₃Zr	–511	–535	–560
–	Al₆Mn	–598	–538	–672
β	Al₃Ti	–379	–362	–558
T’	Al₃₂Zn₄₉	–768	–763	–822
β	Mg₂Al₃	–883	–772	–921
M, η	MgZn₂	–760	–788	–854
β	Mg₂Si	–1114	–1297	–1295
–	Al₇Cu₂Fe	–308	–310	–323
–	Mg(AlCu)	–657	–702	–695

Laboratório de Hidrogênio, Coppe - Universidade Federal do Rio de Janeiro, em cooperação com a Associação Brasileira do Hidrogênio, ABH2 Av. Moniz Aragão, 207, 21941-594, Rio de Janeiro, RJ, Brasil, Tel: +55 (21) 3938-8791 - Rio de Janeiro - RJ - Brazil
E-mail: revmateria@gmail.com

Acompanhe os números deste periódico no seu leitor de RSS

[1] e-mail: mpichipil@fi.uba.ar, mmfranco@fi.uba.ar, hdrosa@fi.uba.ar