Fabricación y caracterización térmica-estructural y mecánica de cintas metálicas amorfas Fe58+xNi14-xCr8P13B7 (x=0, 2, 4)

Abstract

Amorphous alloys, produced by rapid solidification, exhibit excellent physical, chemical and high mechanical resistance properties. Therefore, considerable attention has been devoted to designing and characterizing vitreous alloys to study their suitability for a variety of applications. In this presenter search project, amorphous metal ribbons of three iron based alloys were fabricated: Fe58Ni14Cr8P13B7, Fe60Ni12Cr8P13B7, Fe62Ni10Cr8P13B7, using the chill block melt spinning process. It was found that the surface quality of the amorphous tape increases as the amount of nickel decreases. Flexural tests in the three alloys had a fragile behavior; however, diffraction patterns presented a diffuse spectrum pattern without showing some type of crystallinity characteristic of anamorphous material. The three belt samples were subjected to a differential thermal analysis in order to obtain the crystallization temperatures; of each of the graphs an exothermic peak at the temperature of 458, 472 and 479°C, is obtained for the alloys Fe58Ni14Cr8P13B7, Fe60Ni12Cr8P13B7 and Fe62Ni10Cr8P13B7, respectively. Microhardness tests showed values of 855.09 Hv, 847.08 Hv and 845.185 Hv, for the alloys shown in the previous order. The behavior indicates that with increasing nickel content the microhardness remains constant without showing a considerable increase. The stress tests yielded values of 818.8 MPa, 606.4 MPa and 388.3 MPa, with values in its Young modulus of 368.206 GPa, 48.435 GPa and 16.088 GPa respectively. This behavior indicates that the alloy with better tensile strength was with a content of 14% Ni, in addition to indicating that it is the most ductile alloy of the three, on the other hand, the alloy with a content of 10%, the values shown indicate that it is the less ductile alloy.

Las aleaciones amorfas, producidas por solidificación rápida, exhiben excelentes propiedades físicas, químicas y altas resistencias mecánicas. Por lo tanto, una considerable atención se ha dedicado a diseñar y caracterizar aleaciones vítreas para estudiar su idoneidad para una variedad de aplicaciones. En este proyecto se fabricaron cintas metálicas amorfas de tres aleaciones base hierro: Fe58Ni14Cr8P13B7, Fe60Ni12Cr8P13B7, Fe62Ni10Cr8P13B7, usando el proceso de enfriamiento con bloque rotatorio, “chill block melt spinning”. Se encontró que la calidad de la superficie de la cinta amorfa aumenta conforme la cantidad de níquel disminuye. Ensayos de flexión en las tres aleaciones tuvieron un comportamiento frágil; sin embargo, patrones de difracción presentaron un patrón de espectro difuso, sin mostrar algún tipo de cristalinidad el cual es característico de un material amorfo. A las tres muestras de cintas se les realizó un análisis térmico diferencial con el fin de obtener las temperaturas de cristalización; de cada una de las gráficas se obtiene un pico exotérmico a la temperatura de 458, 472 y 479°C, para las aleaciones Fe58Ni14Cr8P13B7, Fe60Ni12Cr8P13B7 y Fe62Ni10Cr8P13B7, respectivamente. Ensayos de microdureza arrojaron valores de 855.09 Hv, 847.08 Hv y 845.185 Hv, para las aleaciones mostradas en el orden anterior. El comportamiento nos indica que al aumentar el contenido de níquel la microdureza se mantiene constante sin mostrar un aumento considerable. Los ensayos de tensión arrojaron valores de 818.8 MPa, 606.4 MPa y 388.3 MPa, con valores en su módulo de Young de 368 GPa, 48 GPa y 16 GPa, respectivamente. Este comportamiento nos indica que la aleación con mejor resistencia a la tensión fue con un contenido de 14% de Ni, además de que nos indica que es la aleación más dúctil de las tres, por otra parte, la aleación con un contenido del 10% de níquel, mostro que es la aleación menos dúctil.