Síntesis de nanocompuestos de matriz metálica (Al-Mg) reforzados con nanotubos de carbono

Abstract

In the present investigation, MWCNTs was synthesized via spray pyrolysis. During MWCNTs preparation contaminations of iron and amorphous carbon were found that could be eliminated by an acid treatment (HCl:HNO3:H2O). After the CNTs synthesis procedure, they appear in a set of agglomerated package. Thus, to avoid the CNTs agglomeration, a pre-dispersion was conducted using low concentrations of the nonionic ethoxy-lauric alcohol 7 and 10 surfactants. On the other hand, the Al-Mg10 wt.% matrix alloy that was reinforced with carbon nanotubes was prepared by high-energy mechanical alloying after 14 h of milling time. Then, to achieve a good dispersion of the two components, CNTs (0.4 wt.% Or 0.8 wt.% MWCNTs) and the Al-based matrix is carried out a mechanical milling process for 15 min. The consolidation stage is carried out using 600 MPa compaction pressure and pre-heating at 300 ºC. For compact sintering step, optimized experimental conditions were: a temperature of 420 ºC for 2 h of stay. To evaluate the mechanical resistance of the compacts, assays of Vickers micro-hardness were obtained. Finally, the structural characterization during the nanocomposites processing was performed by SEM, TEM, XRD, FT-IR, UV-Vis and DSC techniques.

En el presente trabajo de investigación se logró sintetizar nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNTs) por medio de la técnica de spray pirólisis, los cuales presentaron contaminación de hierro y carbón amorfo, estas impurezas se lograron reducir por medio de un tratamiento ácido (HCl:HNO3:H2O). Por otra parte, el proceso de síntesis conduce a la obtención de nanotubos de carbono (CNTs) altamente aglomerados, por lo tanto para evitar la aglomeración de los CNTs se llevó a cabo una predispersión empleando bajas concentraciones de los surfactantes no-iónicos de alcohol laúrico etoxilado 7 y 10 moles de óxido de etileno (MOE). La aleación Al-Mg10 % peso se sintetizó mediante molienda mecánica de alta energía por un periodo de 14 h, la cual posteriormente fue reforzada con nanotubos de carbono. Con la finalidad de lograr una buena dispersión de los dos componentes, CNTs (0.4 y 0.8 % peso de MWCNTs) y la matriz a base de Al, se llevó a cabo el proceso de molienda mecánica por 15 min. La etapa de consolidación se realizó por medio de un precalentamiento a 300 ºC y una presión de 600 MPa. La sinterización de los compactos fue determinada mediante la optimización de las condiciones experimentales en: una temperatura de 420 ºC por un tiempo de permanencia de 2 h. La resistencia mecánica de los compactos fue evaluada por medio de ensayos de microdureza Vickers. Finalmente, la caracterización estructural durante el procesamiento de los nanocompuestos se realizó mediante las técnicas de microscopía electrónica de barrido, microscopía electrónica de transmisión, difracción de rayos X, espectroscopía de infrarrojo con transformada de Fourier, espectroscopía de ultravioleta visible y calorimetría diferencial de barrido.