Estudio del desgaste de materiales compuestos de matriz de aluminio
2003
| Título | Estudio del desgaste de materiales compuestos de matriz de aluminio |
| Nombre | Rosenberger, Mario R. Ingeniero Químico. Universidad Nacional de Misiones Argentina Magister en Ciencia y Tecnología de Materiales UNSAM |
| Directores | Dra. Forlerer Elena. CNEA Dr. Schvezov Carlos E.. . Facultad de Cs. Exactas, Quím. y Nat., Univ. Nac. de Misiones Centro Atómico Constituyentes. CNEA |
| Fecha Defensa | 19/08/2003 |
| Jurado | |
| Código | Código IT IT/T--82/03 |
Resumen
Se estudió el desempeño en el desgaste de materiales compuestos de matriz de AA6061 reforzados con: 5, 10 y 15% de B2Ti, partículas de 10 µm; 5, 10 y 15 por ciento de Al2O3, partículas de 1 µm; 5 y 10 por ciento de Ti3Al, partículas de 25 µm; 5% de B4C, partículas de 10 mu m; el material de la matriz, AA6061, sin reforzar. Además, se ensayó un AA1060 reforzado con partículas de Al2O3 de 12 µm.
Los ensayos se realizaron en un equipo Pin on Ring en condiciones no lubricadas, a una velocidad de 2,7 m/s y con una carga aplicada de 32,4 N; desgastándose hasta una distancia de 2000 m, contra una contraparte de acero. Se compararon las tasas de desgaste entre las distintas probetas para estudiar la influencia del tipo y proporción del refuerzo.
A fin de conocer el efecto del desgaste sobre los materiales se caracterizaron las superficies desgastadas, los fragmentos desprendidos y los cortes longitudinales de las probetas desgastadas mediante microscopía óptica y electrónica, y microanálisis dispersivo en energía, EDAX.
Las tasas de desgaste de los materiales compuestos fueron muy similares entre sí, pero fueron dos órdenes de magnitud menores que para el material sin reforzar. No se identificó una influencia del tipo o proporción del refuerzo en la tasa de desgaste. Se encontraron en todos los materiales compuestos una superficie desgastada de similares características, diferentes a la observada en el material sin reforzar. Se destaca la presencia de hierro en la superficie desgastada de los materiales compuestos, proveniente de la contraparte. En los cortes longitudinales de los materiales compuestos se encontró una Capa de material Mezclado Mecánicamente, la cual contenía Fe, Al y refuerzos fracturados. Esta capa se extiende sobre toda la superficie de desgaste reemplazando a los materiales originales y confiriendo al sistema tribológico una superficie de desgaste con propiedades mecánicas diferentes al material original, que contribuye en gran medida con la resistencia al desgaste. En el caso del material sin reforzar no se encontró dicha Capa
Los ensayos se realizaron en un equipo Pin on Ring en condiciones no lubricadas, a una velocidad de 2,7 m/s y con una carga aplicada de 32,4 N; desgastándose hasta una distancia de 2000 m, contra una contraparte de acero. Se compararon las tasas de desgaste entre las distintas probetas para estudiar la influencia del tipo y proporción del refuerzo.
A fin de conocer el efecto del desgaste sobre los materiales se caracterizaron las superficies desgastadas, los fragmentos desprendidos y los cortes longitudinales de las probetas desgastadas mediante microscopía óptica y electrónica, y microanálisis dispersivo en energía, EDAX.
Las tasas de desgaste de los materiales compuestos fueron muy similares entre sí, pero fueron dos órdenes de magnitud menores que para el material sin reforzar. No se identificó una influencia del tipo o proporción del refuerzo en la tasa de desgaste. Se encontraron en todos los materiales compuestos una superficie desgastada de similares características, diferentes a la observada en el material sin reforzar. Se destaca la presencia de hierro en la superficie desgastada de los materiales compuestos, proveniente de la contraparte. En los cortes longitudinales de los materiales compuestos se encontró una Capa de material Mezclado Mecánicamente, la cual contenía Fe, Al y refuerzos fracturados. Esta capa se extiende sobre toda la superficie de desgaste reemplazando a los materiales originales y confiriendo al sistema tribológico una superficie de desgaste con propiedades mecánicas diferentes al material original, que contribuye en gran medida con la resistencia al desgaste. En el caso del material sin reforzar no se encontró dicha Capa
Complete Title
Abstract
The wear performance of AA6061 matrix composite materials was studied. The matrix was reinforced with: 5,10 and 15 per cent of B2Ti, 10 µm in size; 5,10 and 15 per cent of Al2O3, 1 µm in size; 5 and 10 per cent of Ti3Al, 25 µm in size; 5 per cent of B4C, 10 µm in size; matrix material, AA6061, without reinforcement. In addition, AA1060 reinforced with Al2O3, particles 12 µm in size was studied. The tests were performed in a Pin on Ring machine, under non-lubricated conditions, at a velocity of 2.7 m/s and a load of 32.4 N. All the tests were run up to 2,000 m, against a steel counterface. The wear rates of different samples were analyzed and the influence of the type and proportion of reinforcement were established. The wore surfaces, debris and longitudinal sections of each sample were characterized by Optical and Scanning Electron microscopy and Energy Dispersive X Ray microanalysis. The results show that the wear rates of the composite materials were all very similar among them, however they were two orders of magnitude lower than the rates for non-reinforced materials. No significant influence on wear rate was found among the different type or proportion of reinforcement. Similar characteristics of the wore surfaces were found in all the samples, they were different to the wore surface of the non-reinforced sample. The presence of Fe in the wore surfaces of composite materials, coming from of the counterface was identified. A Mechanical Mixed Layer (MML), was found in the longitudinal sections of composite materials, containing Fe, Al and reinforcement. This layer is spread over the whole surface, replacing the original material and giving a wear surface with mechanical properties very different than the original composite. This layer is responsible for most of the wear resistance. On the other hand, this mechanical mixed layer was not found in the non-reinforced material
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