Tesis

Aleaciones basadas en Fe-Al, esto es, aleaciones que contienen cualquiera de las estructuras desordenada A2 α(Fe,Al), ordenada B2 FeAl u ordenada DO₃ Fe₃Al como fase mayoritaria, tienen un potencial considerable para el desarrollo de materiales para aplicaciones estructurales. Sin embargo, su insuficiente resistencia a la termofluencia ha sido un obstáculo para su uso en altas temperaturas. La adición de un tercer aleante (Nb, Ti, Zr ó Ta) ha conseguido aumentar su resistencia a altas temperaturas, por ejemplo hasta 800 °C, pero a costa de baja ductilidad. Con el fin de explorar más a fondo posibilidades de incrementos en la resistencia y ductilidad de las aleaciones basadas en Fe-Al, este trabajo investiga aleaciones del sistema Fe-Al-V. El objetivo general ha sido diseñar y caracterizar una aleación ferrítica base Fe-Al endurecida por precipitación coherente de una fase tipo Heusler (L2₁) de composición Fe₂AlV. Mediante una valoración semiempírica sobre el equilibrio de fases en el rincón rico en hierro del sistema ternario se definió que las aleaciones de interés estarían localizadas sobre la sección de composición Fe_1-2XAl_XV_X. Con esa relación composicional, varias aleaciones hasta x = 0,15 se fundieron por arco. Las transformaciones de fases de orden-desorden y las separaciones de fases en la sección vertical Fe_1-2XAl_XV_X entre 650 y 1100 °C fueron estudiadas sistemáticamente con calorimetría diferencial de barrido (DSC) y microscopía electrónica de transmisión (TEM). Se encontró que las aleaciones en fase A2 metaestable se endurecen de forma lineal al aumentar el contenido de aleantes (Al y V) de acuerdo con la teoría de endurecimiento por solución sólida sustitucional. Con valores de durezas de 200HV para composiciones X=0,08 y hasta 360HV en X = 0,15. Se ha demostrado que existe un campo (A2+L2₁) de precipitación coherente para las composiciones de 0,1  X  0,15 y hasta 700 ° C. El endurecimiento por precipitación duplica la dureza de las aleaciones mantenidas como fase A2 en un estado metaestable, alcanzando durezas del orden de 480-670HV para el envejecimiento durante 2 horas a temperaturas entre 650 y 700 ° C.