Microestructura y comportamiento mecánico del material compuesto Al-6061/TiCp

Abstract

In this study, manufacturing of Al-6061 matrix composites reinforced with 6 and 12% vol. of TiC particles was carried out by incorporating and diluting an Al/TiC/40p master composite. The composites were microstructurally and mechanically characterized in order to assess the effects of adding TiC particles into the Al-6061-T6 matrix. The master composite was fabricated by a flux assisted infiltration process. Powders of TiC (8.3μm) and K-Al-F based flux (11.2 μm) were mixed in a 3:1 mass ratio. This mixture was uniaxially pressed and infiltrated with aluminum of commercial purity at 800ºC and held at temperature for 30 minutes under flowing Ar. The microstructural characterization revealed that the green compacts were fully infiltrated, however, a mass fraction of the flux was trapped within the matrix and the presence of Al3Ti needles was observed. The fabricated Al/TiC/40p master composite was added into a molten Al-6061 alloy, targeting a reinforcement content of 6 and 12% vol. of TiC particles, at 750ºC for holding times of 10 and 18 minutes, respectively. The incorporation and dispersion of the TiC particles was successful and by using image analysis a yield of 93.4% and 89% for the Al-6061/TiC/6p and Al-6061/TiC/12p composites, respectively, was estimated. Moreover, the microstructural characterization showed a quite even distribution of the TiC particles with few clusters and free of reaction products for the Al-6061/TiC/6p composite.

En este estudio, se llevó a cabo la manufactura de materiales compuestos con una matriz Al-6061 reforzados con 6 y 12 % vol. de partículas de TiC a partir de la incorporación y dilución de un compuesto maestro Al/TiC/40p. Los materiales compuestos fueron caracterizados microestructuralmente y mecánicamente para evaluar los efectos de la adición de partículas de TiC en una matriz Al-6061-T6. El material compuesto maestro fue fabricado por un proceso de infiltración asistida por fundente, para lo cual se mezclaron polvos de TiC (8.3μm) y fundente base K-Al-F (11.2μm) en una relación en masa 3:1. Esta mezcla fue compactada uniaxialmente e infiltrada con Al de pureza comercial a 800ºC por 30 min. bajo una atmósfera dinámica de Ar. La caracterización microestructural del material compuesto maestro reveló que los compactados fueron completamente infiltrados, sin embargo, una fracción de la masa de fundente quedó atrapada en la matriz y se observó la presencia de agujas de Al3Ti. Una vez obtenido el material compuesto maestro, Al/TiC/40p, este fue adicionado en la aleación Al-6061 ajustando la cantidad de refuerzo a 6 y 12% en vol. de partículas de TiC a 750ºC por tiempos de permanencia de 10 y 18 minutos, respectivamente. La incorporación y dispersión de las partículas de TiC en la matriz fue exitosa, mediante cuantificación por análisis de imágenes, se estimó una retención del 93.4% y 89% de las partículas de refuerzo correspondientes a los materiales compuestos Al-6061/TiC/6p y Al-6061/TiC/12p, respectivamente. La caracterización microestructural mostró una distribución bastante homogénea de las partículas de TiC con muy pocas aglomeraciones y libre de productos de reacción para la adición del 6% de partículas.